РадиоЛоцман 2019 №10

Ïîëåâîé òðàíçèñòîð
êîìïåíñèðóåò

èñêàæåíèÿ â ïîâòîðèòåëå

Dimitri Danyuk

Electronic Design

ÇÇà äîëãèå ãîäû, ïðîøåäøèå ñ ìîìåíòà îáùåé áàçîé (òîêîâîãî ïîâòîðèòåëÿ) çíà÷è-
òåëüíî óëó÷øèëî êîýôôèöèåíò ïîäàâëåíèÿ
èçîáðåòåíèÿ ïîâòîðèòåëÿ, áûëî ïðåäëîæåíî ïóëüñàöèé ïèòàíèÿ Áåëîãî ïîâòîðèòåëÿ [2].
ìíîæåñòâî óëó÷øåíèé åãî ñõåìû. «Áåëûé»
êàòîäíûé ïîâòîðèòåëü óäâîèë âûõîäíîé òîê è Ñëåäóþùèé øàã ñäåëàëè èíæåíåðû êîð-
ñäåëàë ïåðåäàòî÷íóþ ôóíêöèþ áîëåå ëèíåé- ïîðàöèè Pioneer Electronic, ïðèìåíèâ èäåþ
íîé [1]. Äîáàâëåíèå óñèëèòåëüíîãî êàñêàäà ñ Áåëîãî ïîâòîðèòåëÿ ê ïàðå ïîñëåäîâàòåëüíî

+15 Â

+ C2 C3

RL 10 µF 33 nF

R1 Ñ Âûõîä
51 Ç Q1
R6
Âõîä BF862 R5 100k
È Q3 200
R2 BC850
1M RS C1
100 pF
Q4
Q2 BC860
BC860

R3 R4 + C4 C5

100 100 10 µF 33 nF

–15 Â

Ðèñóíîê 1. Ïîâòîðèòåëü íà ïîëåâîì òðàíçèñòîðå ñ óïðàâëÿþùèì ïåðåõîäîì, äîïîëíåííûé òîêî-
âûì çåðêàëîì íà òðàíçèñòîðàõ Q2 è Q4, îáåñïå÷èâàåò ïîäàâëåíèå èñêàæåíèé ïðè íàäëåæàùåì
âûáîðå ñîïðîòèâëåíèÿ ðåçèñòîðà RS.

ÐàäèîËîöìàí – îêòÿáðü 2019 ÑÕÅÌÛ 51

ñîåäèíåííûõ ïîâòîðèòåëåé. Ïðåäïîñûëêîé ê THD+N (äÁ) –60
ñîçäàíèþ â Pioneer Electronic ñóïåðëèíåéíîé R3 = 100
ñõåìû (Super Linear Circuit – SLC) ïîâòîðèòå- R4 = 33
ëÿ áûëà èäåÿ ñäåëàòü òàê, ÷òîáû íåëèíåé-
íîñòü ïåðåäàòî÷íîé ôóíêöèè ïåðâîãî òðàí- –80
çèñòîðà êîìïåíñèðîâàëàñü ïðîòèâîïîëîæ-
íîé íåëèíåéíîñòüþ âêëþ÷åííîãî ïîñëåäîâà- –100 RL = 6.81 êÎì
òåëüíî âòîðîãî òðàíçèñòîðà [3]. RL = 2.2 êÎì
–120 RL = 1.2 êÎì
Íà Ðèñóíêå 1 ïðåäñòàâëåíî åùå îäíî óëó÷- 1
øåíèå – ïîâòîðèòåëü íà ïîëåâîì òðàíçèñòî- 10 100 1000
ðå ñ êîìïåíñàöèåé èñêàæåíèé. Íàïðÿæåíèå RS (êÎì)
èñòîêà òðàíçèñòîðà Q1 âîñïðîèçâîäèò âõîä-
íîå íàïðÿæåíèå, à çàòåì óïðàâëÿåò áàçîé Q3. Ðèñóíîê 3. Ïðè èçìåíåíèè îòíîøåíèÿ R3/R4
Îáà òðàíçèñòîðà Q1 è Q3 ïèòàþò òîêîì òðåáóåìîå îïòèìàëüíîå ñîïðîòèâëåíèå
íàãðóçêó RL. Áëàãîäàðÿ äåéñòâèþ òîêîâîãî ðåçèñòîðà RS òàêæå ìåíÿåòñÿ.
çåðêàëà (Q2-Q4) òîê èñòîêà Q1 ðàâåí òîêó
êîëëåêòîðà Q3. Ñóììà òîêà èñòîêà òðàíçèñ- RS. Ïðè îïðåäåëåííîì çíà÷åíèè RS ìîäóëÿ-
òîðà Q1 è êîëëåêòîðíîãî òîêà òðàíçèñòîðà Q4 öèÿ VBE áóäåò êîìïåíñèðîâàíà òàêîé æå ìîäó-
ðàâíà: ëÿöèåé VGS. Ïîäîáíûé ìåõàíèçì ïîäàâëåíèÿ
èñêàæåíèé äåéñòâóåò â óñèëèòåëüíîì êàñêà-
VIN + VGS + VBE , äå íà îäíîì ïîëåâîì òðàíçèñòîðå ñ îáùèì
RL èñòîêîì [4].

ãäå Íà Ðèñóíêå 2 ïîêàçàíû ðåçóëüòàòû èçìå-
VIN – âõîäíîå íàïðÿæåíèå, ðåíèé â ýòîé ñõåìå îáùèõ ãàðìîíè÷åñêèõ
VGS – íàïðÿæåíèå çàòâîð-èñòîê òðàíçèñòî- èñêàæåíèé ïëþñ øóìà (THD+N) äëÿ òðåõ çíà-
ðà Q1, ÷åíèé RL ïðè èçìåíåíèè RS. Óëó÷øåíèå
VBE – íàïðÿæåíèå áàçà-ýìèòòåð òðàíçèñòî- äîâîëüíî çíà÷èòåëüíîå: äëÿ ñèãíàëà 1 Â
ðà Q3. ñ.ê.ç. èñêàæåíèÿ ñîñòàâëÿþò ìåíåå 103 äÁ.
Ïîñêîëüêó ïðîâîäèìîñòü òðàíçèñòîðà Q3
Åùå îäèí ñïîñîá óïðàâëåíèÿ ñîñòîÿíèåì
êîíå÷íà, åãî ýìèòòåðíûé òîê (èëè òîê íàãðóç- áàëàíñà ñõåìû – èçìåíåíèå êîýôôèöèåíòà
êè) áóäåò ìîäóëèðîâàòü åãî íàïðÿæåíèå áàçà- ïåðåäà÷è òîêîâîãî çåðêàëà. Ðèñóíîê 3 äåìî-
ýìèòòåð. Íàïðÿæåíèå çàòâîð-èñòîê òðàíçèñ- íñòðèðóåò, êàê ñìåùàåòñÿ êðèâàÿ çàâèñèìîñ-
òîðà Q1 ìîæåò ìîäóëèðîâàòüñÿ òàêèì æå òè THD+N îò RS ïðè ðàçëè÷íûõ îòíîøåíèÿõ
îáðàçîì ïóòåì äîáàâëåíèÿ ê SLC ðåçèñòîðà R3/R4.  ýòîì ñëó÷àå òîê èñòîêà Q1 ÿâëÿåòñÿ
÷àñòüþ òîêà ýìèòòåðà Q3. Ýòî ìîæåò áûòü
–60 ïîëåçíûì, êîãäà òîê ïîêîÿ òðàíçèñòîðà Q1
îïðåäåëÿåòñÿ, èñõîäÿ èç äðóãèõ ñîîáðàæå-
R3 = R4 = 100 íèé, íàïðèìåð, äëÿ óëó÷øåíèÿ øóìîâûõ
õàðàêòåðèñòèê.
–80
THD+N (äÁ) Èç-çà ðåãåíåðàòèâíîé îáðàòíîé ñâÿçè
–100 åìêîñòü â íàãðóçêå ýìèòòåðà Q3 ïðèâåäåò ê
âîçíèêíîâåíèþ âûñîêî÷àñòîòíûõ ïèêîâ âíóò-
–120 RL = 6.81 êÎì 100 1000 ðè êîíòóðà. Ïîýòîìó åìêîñòíàÿ íàãðóçêà èçî-
1 RL = 2.2 êÎì RS (êÎì) ëèðîâàíà ðåçèñòîðîì R5, è, êðîìå òîãî,
RL = 1.2 êÎì ìîæåò ïîòðåáîâàòüñÿ êàêàÿ-òî ÷àñòîòíàÿ
êîððåêöèÿ (C1). Ðåçèñòîð R6 ñîïðîòèâëåíè-
10 åì 100 êÎì ïðåäñòàâëÿåò âõîäíîå ñîïðîòèâ-
ëåíèå ñèñòåìû.
Ðèñóíîê 2. Äëÿ òðåõ ñîïðîòèâëåíèé íàãðóçêè,
èñïîëüçîâàííûõ â ýòèõ èçìåðåíèÿõ ïðè âõîä- Ëèíåéíàÿ çàâèñèìîñòü ìåæäó ïàäåíèåì
íîì ñèãíàëå 1 Â ñ.ê.ç,, óðîâåíü THD+N ïðè îïòè- íàïðÿæåíèÿ íà RL è âõîäíûì íàïðÿæåíèåì
ìàëüíîì çíà÷åíèè RS îñòàåòñÿ íèæå 103 äÁ. îçíà÷àåò, ÷òî çàâèñèìîñòü âûõîäíîãî òîêà îò

52 ÑÕÅÌÛ ÐàäèîËîöìàí – îêòÿáðü 2019

+
RFB

FB

Âõîä R1 Âõîä Q1
R2

Ïîäñòðîéêà Q3
C1

RS

Q2 Q4

R3 R4

Íàãðóçêà

Âûõîä

RL

–

Ðèñóíîê 4. Ëèíåéíàÿ çàâèñèìîñòü ìåæäó âûõîäíûì òîêîì è âõîäíûì ñèãíàëîì ïîçâîëÿåò ïðåîá-
ðàçîâàòü ñõåìó òàê, ÷òîáû îíà èìåëà âèä óñèëèòåëÿ ñ ëèíåéíîé ïåðåäàòî÷íîé ôóíêöèåé.

âõîäíîãî ñèãíàëà òàêæå ëèíåéíà. Ïîýòîìó 3. Ozawa, O., and Ishikawa, K., “Super Linear
ñõåìà Ðèñóíêà 1 ìîæåò áûòü ïðåîáðàçîâàíà ê Circuit,” 60th AES Convention, May 1980, Preprint
âèäó óñèëèòåëÿ ñ ëèíåéíîé ïåðåäàòî÷íîé No. 1660, pp 1-38.
ôóíêöèåé (Ðèñóíîê 4). ÐË
4. Designing With Field-Effect Transistors, ed. by
Ññûëêè A.D. Evans, McGraw-Hill, New York, 1981, Ch. 3-
11, “Distortion in FET Amplifiers.”
1. White, E.L.C., “Thermionic Valve Amplifier Circuit
Arrangements,” U.S. patent 2358428, Sept. 19, Ìàòåðèàëû ïî òåìå
1944.
1. Datasheet ON Semiconductor BC850
2. Taylor, P.L., “Audio Power Amplifier,” Wireless 2. Datasheet ON Semiconductor BC860
World, June 1973, p. 301. 3. Datasheet NXP BF862

ÐàäèîËîöìàí – îêòÿáðü 2019 ÑÕÅÌÛ 53

Ýëåêòðîííûé

ðåäóêòîð

èëè êàê êàðäèíàëüíî
óâåëè÷èòü êðóòÿùèé ìîìåíò
êîëëåêòîðíîãî äâèãàòåëÿ
ïåðåìåííîãî òîêà
íà íèçêèõ îáîðîòàõ

×àñòü 1

Àëåêñåé Êóçüìèíîâ, Ìîñêâà

 ñòàòüå ïðèâåäåíû ïðèíöèïèàëüíûå ñõåìû, ðàçâîäêà ïëàò è ôîòîãðàôèè óñòðîéñòâ
ðåãóëÿòîðîâ-ñòàáèëèçàòîðîâ ñêîðîñòè âðàùåíèÿ ìèíè äðåëåé íà áàçå ìèêðîñõåì
U2010B/U2008B. Ñòàáèëèçàöèÿ ñêîðîñòè âðàùåíèÿ êîëëåêòîðíûõ äâèãàòåëåé ïåðå-
ìåííîãî òîêà, ïðèìåíåííûõ â ýòèõ äðåëÿõ, äàëà âîçìîæíîñòü â ðàçû óâåëè÷èòü èõ êðó-
òÿùèé ìîìåíò, ÷òî ïîçâîëèëî ñóùåñòâåííî ðàñøèðèòü ñôåðó ïðèìåíåíèÿ ïîäîáíûõ
äðåëåé è èñïîëüçîâàòü èõ â òàêèõ ðåæèìàõ ðàáîòû, êîòîðûå ðàíåå áûëè äëÿ íèõ íåäîñ-
òóïíû (ñâåðëåíèå îòâåðñòèé, ðàñïèëîâêà, çàòî÷êà). Ïîêàçàíû ïðèìåðû ïðèìåíåíèÿ
ñêîíñòðóèðîâàííûõ óñòðîéñòâ ñîâìåñòíî ñ ìèíè äðåëÿìè.

Ââåäåíèå òûñÿ÷ îá/ìèí. Â òî æå âðåìÿ ïðè ñâåðëåíèè
îòâåðñòèé, íàïðèìåð, ýëåêòðîäðåëüþ îò äâè-
Êîëëåêòîðíûå äâèãàòåëè ïîñòîÿííîãî è ãàòåëÿ òðåáóåòñÿ ïîâûøåííûé êðóòÿùèé
ïåðåìåííîãî òîêà, êàê èçâåñòíî, îáëàäàþò
îäíèì îáùèì ñâîéñòâîì: ïðè óâåëè÷åíèè
íàïðÿæåíèÿ, ïîäàâàåìîãî íà òàêèå äâèãàòå-
ëè, óâåëè÷èâàþòñÿ èõ ñêîðîñòü è êðóòÿùèé
ìîìåíò. Ïðè÷åì, íà õîëîñòîì õîäó, òî åñòü
áåç íàãðóçêè íà âàë, èëè, äðóãèìè ñëîâàìè,
ïðè íóëåâîì òîðìîçíîì ìîìåíòå, ñêîðîñòü
âðàùåíèÿ òàêèõ äâèãàòåëåé (à îñîáåííî äâè-
ãàòåëåé ïåðåìåííîãî òîêà) ìîæåò äîñòèãàòü
äîñòàòî÷íî âûñîêèõ çíà÷åíèé – äî äåñÿòêîâ

54 ÑÕÅÌÛ ÐàäèîËîöìàí – îêòÿáðü 2019

ìîìåíò, êîòîðûé òåì áîëüøå, ÷åì òîëùå ñâåð- êàÿ (íå áîëåå 1 êã) è êîìïàêòíàÿ òàê íàçûâàå-
ëî. Ïðè ýòîì äëÿ áîëåå òî÷íîãî ïîçèöèîíèðî- ìàÿ ìèíè äðåëü (å¸ åù¸ íàçûâàþò ïðÿìîé
âàíèÿ ñâåðëà è, îñîáåííî, äëÿ ïðèåìëåìîãî øëèôîâàëüíîé ìàøèíîé, ãðàâåðîì è ò.ï.).
ðåæèìà ñâåðëåíèÿ ñêîðîñòü âðàùåíèÿ äîë- Òàêîå óñòðîéñòâî ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ïðîñòî
æíà áûòü äîñòàòî÷íî íèçêîé (íåñêîëüêî ñîò êîëëåêòîðíûé ýëåêòðîäâèãàòåëü (ïîñòîÿííî-
îá/ìèí). Â ñâÿçè ñ ýòèì â ýëåêòðîäðåëè óñòà- ãî èëè ïåðåìåííîãî òîêà) áåç ðåäóêòîðà (è
íàâëèâàþò ìåõàíè÷åñêèé ðåäóêòîð, ñíèæàþ- áåç ðóêîÿòêè), íà âàëó êîòîðîãî óêðåïëåí ïàò-
ùèé ñêîðîñòü âðàùåíèÿ âàëà è îäíîâðåìåí- ðîí äëÿ çàæàòèÿ ñâåðë (èëè èíûõ íàñàäîê,
íî óâåëè÷èâàþùèé åãî êðóòÿùèé ìîìåíò â íàïðèìåð, îòðåçíûõ èëè òî÷èëüíûõ àáðàçèâ-
äåñÿòêè è äàæå â ñîòíè ðàç (îñîáåííî â äðå- íûõ äèñêîâ). Â ñòîéêå äëÿ äðåëè ïîäîáíîå
ëÿõ-øóðóïîâåðòàõ). Åñëè æå äâèãàòåëü óñòðîéñòâî çàêðåïëÿåòñÿ ñïåöèàëüíûì çàæè-
èñïîëüçóåòñÿ â èíñòðóìåíòàõ äëÿ çàòî÷êè ìîì (õîìóòîì).
(íàïðèìåð, ñâåðë) èëè ðåçêè êàêèõ-ëèáî ìàòå-
ðèàëîâ (íàïðèìåð, â öèðêóëÿðíîé ïèëå), òî Â òî æå âðåìÿ, êàê óæå óïîìèíàëîñü,
åñòü íà åãî âàëó óñòàíîâëåí àáðàçèâíûé ñâåðõâûñîêèå ñêîðîñòè âðàùåíèÿ ýëåêòðî-
òî÷èëüíûé èëè îòðåçíîé êðóã, òî ñâåðõâûñî- äâèãàòåëåé ïîäîáíûõ óñòðîéñòâ íà õîëîñòîì
êàÿ ñêîðîñòü âðàùåíèÿ äâèãàòåëÿ íà õîëîñ- õîäó è íèçêèé êðóòÿùèé ìîìåíò íà ìàëûõ è
òûõ îáîðîòàõ (íàïðèìåð, 30000 îá/ìèí) ñðåäíèõ ñêîðîñòÿõ ïðè ñâåðëåíèè îòâåðñòèé,
ìîæåò ïðèâåñòè ê ðàçðóøåíèþ òàêèõ êðóãîâ ïðè ðàçðåçêå (öèðêóëÿðíàÿ ïèëà) èëè çàòî÷êå
(îíè ìîãóò ïðîñòî ðàçëåòåòüñÿ íà êóñêè, ÷òî (òî÷èëî), íå ïîçâîëÿþò èõ èñïîëüçîâàòü â
óæå òðàâìîîïàñíî). Â ñâÿçè ñ ýòèì, ïðè ýêñ- òàêèõ ðåæèìàõ ðàáîòû. Îäíàêî ýòó ïðîáëåìó
ïëóàòàöèè ïîäîáíûõ êðóãîâ äëÿ íèõ óêàçûâà- ìîæíî ðåøèòü áîëåå ïðîñòûì è ýôôåêòèâ-
åòñÿ ìàêñèìàëüíàÿ ñêîðîñòü èõ âðàùåíèÿ. íûì ýëåêòðîííûì ñïîñîáîì.
Îäíàêî åñëè ñíèçèòü ñêîðîñòü âðàùåíèÿ äâè-
ãàòåëÿ äî ïðèåìëåìîãî óðîâíÿ ïóòåì ïîäà÷è Ýòîò ñïîñîá çàêëþ÷àåòñÿ â ñòàáèëèçàöèè
íà äâèãàòåëü ïîíèæåííîãî íàïðÿæåíèÿ, òî ñêîðîñòè âðàùåíèÿ âàëà ýëåêòðîäâèãàòåëÿ
îäíîâðåìåííî ñíèçèòñÿ è êðóòÿùèé ìîìåíò. âíå çàâèñèìîñòè îò òîðìîçíîãî ìîìåíòà,
À ïîñêîëüêó òîðìîçíîé ìîìåíò êðóãà ÷àñòî íà èëè, äðóãèìè ñëîâàìè, ïðè óâåëè÷åíèè òîð-
ïîðÿäîê áîëüøå àíàëîãè÷íîãî ìîìåíòà ñâåð- ìîçíîãî ìîìåíòà íà äâèãàòåëü ïîäàåòñÿ áóëü-
ëà, òàê êàê èõ äèàìåòðû ìîãóò îòëè÷àòüñÿ íà øàÿ ìîùíîñòü, îò÷åãî ñîîòâåòñòâåííî óâåëè-
ïîðÿäîê, òî ïðè íèçêîé ñêîðîñòè âðàùåíèÿ è, ÷èâàåòñÿ êðóòÿùèé ìîìåíò, è óñòàíîâëåííàÿ
ñîîòâåòñòâåííî, ìàëîì êðóòÿùåì ìîìåíòå ñêîðîñòü âðàùåíèÿ âàëà îñòàåòñÿ ïðåæíåé
ïðè äîñòàòî÷íîì òîðìîçíîì ìîìåíòå òàêîé (èëè, ïî êðàéíåé ìåðå, ê íåé ñòðåìèòñÿ).
êðóã ìîæåò ïðîñòî îñòàíîâèòüñÿ. Â ñâÿçè ñ
ýòèì â ïîäîáíûõ óñòðîéñòâàõ, òàê æå êàê è â Ýëåêòðîííûé ñòàáèëèçàòîð ñêîðîñòè âðà-
ýëåêòðîäðåëÿõ, ìîæåò ïîíàäîáèòüñÿ óñòà- ùåíèÿ êîëëåêòîðíûõ ýëåêòðîäâèãàòåëåé ïðåä-
íîâêà ìåõàíè÷åñêîãî ðåäóêòîðà. ñòàâëÿåò ñîáîé óñòðîéñòâî, èìåþùåå íå-
ñëîæíóþ ýëåêòðîííóþ ñõåìó, îñíîâó ðàáîòû
Ìåõàíè÷åñêèé ðåäóêòîð, óñòàíàâëèâàå- êîòîðîé ñîñòàâëÿþò ýëåêòðè÷åñêèå ýôôåêòû,
ìûé, íàïðèìåð, â ýëåêòðîäðåëè, êàê èçâåñ- âîçíèêàþùèå â ýëåêòðîäâèãàòåëÿõ ïðè òîðìî-
òíî, ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé óñòðîéñòâî, ñîñòîÿ- æåíèè èõ âàëà. ×òî ýòî çà ýôôåêòû?
ùåå èç íåñêîëüêèõ ñòàëüíûõ øåñòåðåí,
óêðåïëåííûõ íà îñÿõ ñ ïîäøèïíèêàìè. Ïîñ- Åñëè, íàïðèìåð, â ýëåêòðîäâèãàòåëå
êîëüêó ðåäóêòîð èìååò íåêîòîðûå ãàáàðèòû è ïîñòîÿííîãî òîêà ïîïûòàòüñÿ çàòîðìîçèòü
âåñ, åñòåñòâåííî, ãàáàðèòû è âåñ òàêèõ äðå- âàë, òî âîçíèêíåò òàê íàçûâàåìàÿ ïðîòèâî-
ëåé íåñêîëüêî óâåëè÷åíû (äî 2 êã è áîëåå), íî ÝÄÑ – äîïîëíèòåëüíîå íàïðÿæåíèå îïðåäå-
ïðè ðó÷íîì ñâåðëåíèè îòâåðñòèé ýòî íå ïðåä- ëåííîé ôîðìû, êîòîðîå ìîæíî èñïîëüçîâàòü
ñòàâëÿåò îñîáîé ïðîáëåìû. Îäíàêî åñëè äëÿ äëÿ óâåëè÷åíèÿ ìîùíîñòè, ïîäàâàåìîé íà
áîëåå ïðåöèçèîííûõ ñâåðëîâî÷íûõ ðàáîò äâèãàòåëü.  ðàáîòå àâòîðà [1] ïîêàçàíî, ÷òî
èñïîëüçóåòñÿ ñòîéêà äëÿ äðåëè, òî óñòàíîâêà åñëè ïèòàòü ïîäîáíûé äâèãàòåëü âûïðÿìëåí-
ïîäîáíîé äðåëè ñ ðåäóêòîðîì â òàêóþ ñòîéêó íûì íàïðÿæåíèåì 12 – 18  ÷àñòîòîé 50 Ãö
óæå ïðåäñòàâëÿåò íåêîòîðóþ ïðîáëåìó.  (òî åñòü, ïóëüñèðóþùèì ñ ÷àñòîòîé 100 Ãö), è
îñíîâíîì ýòî ñâÿçàíî ñ îòíîñèòåëüíî áîëü- èñïîëüçîâàòü äëÿ ïîäà÷è íà äâèãàòåëü ÷àñòü
øèìè ãàáàðèòàìè è âåñîì ïîäîáíûõ äðåëåé ýòîãî íàïðÿæåíèÿ ñ ïîìîùüþ òèðèñòîðà, íà
è, êðîìå òîãî, èõ ðóêîÿòêà ñóùåñòâåííî ìåøà- óïðàâëÿþùèé ýëåêòðîä (ÓÝ) êîòîðîãî ïîäà-
åò ðàáîòå. Çäåñü âíå êîíêóðåíöèè áîëåå ëåã- âàòü èìïóëüñû äëÿ åãî îòêðûòèÿ â îïðåäå-
ëåííîå âðåìÿ, çàâèñÿùåå îò ïðîòèâî-ÝÄÑ, òî
òàêèì ñïîñîáîì ìîæíî ðåøèòü ïîäîáíóþ

ÐàäèîËîöìàí – îêòÿáðü 2019 ÑÕÅÌÛ 55

çàäà÷ó, èëè, äðóãèìè ñëîâàìè, ñòàáèëèçèðî- Ê ñ÷àñòüþ, äëÿ ñòàáèëèçàöèè ñêîðîñòè
âàòü ñêîðîñòü âðàùåíèÿ äâèãàòåëÿ. Â ñõåìå âðàùåíèÿ ïîäîáíûõ äâèãàòåëåé, ðàáîòàþ-
[1] âõîäíîå íàïðÿæåíèå ïîäàåòñÿ íà äâèãà- ùèõ îò ñåòåâîãî íàïðÿæåíèÿ ~220 Â, â ñâîå
òåëü ÷åðåç òèðèñòîð, à ïðîñòåéøàÿ RC- âðåìÿ íåìåöêîé êîìïàíèåé Telefunken (Temic
öåïî÷êà ïîäêëþ÷åíà ê àíîäó è êàòîäó òèðèñ- Semiconductors) áûëà ðàçðàáîòàíà ñïåöèà-
òîðà. Íàïðÿæåíèå, ñíÿòîå ñ êîíäåíñàòîðà C, ëèçèðîâàííàÿ ìèêðîñõåìà U2010B è åå
ïîäàåòñÿ íà áàçó npn-òðàíçèñòîðà, êîëëåêòîð íåñêîëüêî óïðîùåííûé âàðèàíò U2008B.
êîòîðîãî ïîäêëþ÷åí ê àíîäó òèðèñòîðà, à Âïîñëåäñòâèè ýòè ìèêðîñõåìû âûïóñêàëèñü
ýìèòòåð – ê ÓÝ òèðèñòîðà. Ïðè òîðìîæåíèè êîìïàíèåé Atmel, êîòîðàÿ áîëüøå èçâåñòíà
âàëà äâèãàòåëÿ âîçíèêàåò ïðîòèâî-ÝÄÑ, êîòî- êàê ðàçðàáîò÷èê ìèêðîêîíòðîëëåðîâ. Ìèê-
ðàÿ ñ ïîìîùüþ òðàíçèñòîðà âêëþ÷àåò òèðèñ- ðîñõåìû U2008B/U2010B èñïîëüçóþò èíîé
òîð ðàíüøå, âñëåäñòâèå ÷åãî íà äâèãàòåëü ýôôåêò êîëëåêòîðíûõ äâèãàòåëåé ïåðåìåí-
ïîäàåòñÿ áóëüøàÿ ïëîùàäü ïîëóñèíóñîèäû íîãî òîêà, âîçíèêàþùèé ïðè òîðìîæåíèè èõ
(âûïðÿìëåííîãî íàïðÿæåíèÿ), îò÷åãî êðóòÿ- âàëà. Ýòîò ýôôåêò ñîñòîèò â òîì, ÷òî ïðè òîð-
ùèé ìîìåíò óâåëè÷èâàåòñÿ, è, òàêèì îáðà- ìîæåíèè âàëà òîê ÷åðåç äâèãàòåëü óâåëè÷è-
çîì, ñêîðîñòü âðàùåíèÿ âàëà îñòàåòñÿ ïðåæ- âàåòñÿ. Åñëè ýòîò òîê ïðîïóñòèòü ÷åðåç òîêî-
íåé, òî åñòü òîé, êîòîðàÿ èçíà÷àëüíî áûëà èçìåðèòåëüíûé ðåçèñòîð äîñòàòî÷íî ìàëîãî
óñòàíîâëåíà. íîìèíàëà (äåñÿòûå äîëè Îìà), èçìåðèòü
íàïðÿæåíèå íà ýòîì ðåçèñòîðå è, â çàâèñè-
Íî êîëëåêòîðíûé äâèãàòåëü ïåðåìåííîãî ìîñòè îò ýòîãî íàïðÿæåíèÿ, îòêðûâàòü ñèìèñ-
òîêà (åãî åùå íàçûâàþò óíèâåðñàëüíûì, òîð ðàíüøå èëè ïîçæå, òî òàêèì ñïîñîáîì
ïîñêîëüêó îí ìîæåò ðàáîòàòü è îò íàïðÿæå- ìîæíî äîñòàòî÷íî ïðîñòî ñòàáèëèçèðîâàòü
íèÿ ïîñòîÿííîãî òîêà), èñïîëüçóåìûé â ìèíè ñêîðîñòü âðàùåíèÿ äâèãàòåëÿ. Ôàêòè÷åñêè íà
äðåëÿõ, ðàáîòàþùèõ îò ñåòåâîãî íàïðÿæåíèÿ ýòèõ ìèêðîñõåìàõ îðãàíèçîâàí õîðîøî èçâåñ-
~220 Â, óñòðîåí èíà÷å, ÷åì äâèãàòåëü ïîñòî- òíûé èç òåîðèè àâòîìàòè÷åñêîãî óïðàâëåíèÿ
ÿííîãî òîêà. Îñíîâíîå îòëè÷èå ýòèõ äâèãàòå- (ÒÀÓ) òàê íàçûâàåìûé ÏÈÄ-ðåãóëÿòîð (Ïðî-
ëåé – óñòðîéñòâî ñòàòîðà. Åñëè â äâèãàòåëÿõ ïîðöèîíàëüíî-Èíòåãðàëüíî-Äèôôåðåíöè-
ïîñòîÿííîãî òîêà ìàãíèòíîå ïîëå ñòàòîðà, àëüíûé ðåãóëÿòîð) – óñòðîéñòâî â öåïè îáðàò-
êàê ïðàâèëî, ïîñòîÿííî, ïîñêîëüêó ñòàòîð íîé ñâÿçè, èñïîëüçóåìîå â ñèñòåìàõ àâòîìà-
ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ïîñòîÿííûé ìàãíèò êîëü- òè÷åñêîãî óïðàâëåíèÿ äëÿ ïîääåðæàíèÿ
öåâîé ôîðìû, òî â äâèãàòåëÿõ ïåðåìåííîãî çàäàííîãî çíà÷åíèÿ èçìåðÿåìîãî ïàðàìåòðà.
òîêà ñòàòîð (êàê è ðîòîð) ÿâëÿåòñÿ ýëåêòðî- Òàêîé ÏÈÄ-ðåãóëÿòîð îáëàäàåò îäíèì íåïðè-
ìàãíèòîì. ×àñòî â òàêèõ äâèãàòåëÿõ â êà÷åñ- ÿòíûì ñâîéñòâîì (âïðî÷åì, ïðèñóùèì âñåì
òâå ñòàòîðà èñïîëüçóþòñÿ äâà ýëåêòðîìàãíè- ÏÈÄ-ðåãóëÿòîðàì) – òàê íàçûâàåìûì ïåðå-
òà, îáìîòêè êîòîðûõ ïîäêëþ÷åíû ïîñëåäîâà- ðåãóëèðîâàíèåì, ïðîÿâëÿþùèìñÿ â òîì, ÷òî
òåëüíî ñ îáìîòêàìè ðîòîðà (ñ ïîìîùüþ ïðè òîðìîæåíèè âàëà äâèãàòåëÿ åãî ñêîðîñòü
ùåòîê), èëè, äðóãèìè ñëîâàìè, ñåòåâîå ìîæåò íå òîëüêî îñòàâàòüñÿ ïðåæíåé (êàê íà
íàïðÿæåíèå ïîäàåòñÿ íà îäíè êîíöû îáìî- õîëîñòîì õîäó), íî äàæå óâåëè÷èâàòüñÿ (è
òîê, à âòîðûå èõ êîíöû ïîäêëþ÷åíû ê ùåòêàì î÷åíü ñóùåñòâåííî). Êðîìå òîãî, îíà ìîæåò è
(êîëëåêòîðó) ðîòîðà. Íàïðàâëåíèå îáìîòîê îñöèëëèðîâàòü ñ íåáîëüøîé ÷àñòîòîé. Âñå
ñòàòîðà è ðîòîðà âûáðàíî òàêèì îáðàçîì, ÷òî çàâèñèò îò ñîîòâåòñòâóþùåé íàñòðîéêè.
ïðè ëþáîé ïîëóâîëíå ïåðåìåííîãî íàïðÿæå- Ñàìè ìèêðîñõåìû U2008B/U2010B äîñòàòî÷-
íèÿ ìàãíèòíîå ïîëå çàñòàâëÿåò âðàùàòüñÿ íî ðàñïðîñòðàíåíû, íåäîðîãè, è â Èíòåðíåòå
ðîòîð â îäíó è òó æå ñòîðîíó. Êñòàòè, åñëè ìîæíî íàéòè ìàññó ñõåì ñòàáèëèçàòîðîâ ñêî-
ïîìåíÿòü íàïðàâëåíèå îáìîòîê ñòàòîðà, òî ðîñòè âðàùåíèÿ äâèãàòåëåé ïåðåìåííîãî
âàë áóäåò âðàùàòüñÿ â îáðàòíóþ ñòîðîíó. Ýòî òîêà íà áàçå ýòèõ ìèêðîñõåì. Îäíàêî âñå ïîäî-
ñâîéñòâî èñïîëüçóåòñÿ â äðåëÿõ è øóðóïî- áíûå ñõåìû â êà÷åñòâå èñõîäíûõ èñïîëüçóþò
âåðòàõ äëÿ òàê íàçûâàåìîãî ðåâåðñà – ïåðå- áàçîâûå ñõåìû, ïðèâåäåííûå â ñïðàâî÷íûõ
êëþ÷åíèÿ íàïðàâëåíèÿ âðàùåíèÿ â îáðàò- ëèñòêàõ íà ìèêðîñõåìû U2008B/ U2010B, è,
íóþ ñòîðîíó. Â òàêîé êîíôèãóðàöèè äâèãàòå- êðîìå òîãî, ñêîíñòðóèðîâàíû (ñõåìû) íà óñòà-
ëÿ ïðè åãî òîðìîæåíèè, ê ñîæàëåíèþ, ïðîòè- ðåâøåé ýëåìåíòíîé áàçå. Çäåñü íåîáõîäèìî
âî-ÝÄÑ íå âîçíèêàåò (èëè âîçíèêàåò, íî î÷åíü îñîáî ïîä÷åðêíóòü, ÷òî ñàìè ïî ñåáå ñõåìû
ñëàáàÿ). Ïîýòîìó âñå ïîïûòêè àâòîðà ïðèìå- õîðîøî èçâåñòíû, è ãëàâíîå çàêëþ÷àåòñÿ íå â
íèòü ê òàêîìó äâèãàòåëþ ñõåìó, îïèñàííóþ â ñàìèõ ñõåìàõ, à â íîìèíàëàõ è òèïàõ êîìïî-
[1], íè ê ÷åìó íå ïðèâåëè. íåíòîâ â íèõ âõîäÿùèõ, à òàêæå â èõ íàñòðîé-

56 ÑÕÅÌÛ ÐàäèîËîöìàí – îêòÿáðü 2019

êå. Â ñâÿçè ñ èçëîæåííûì àâòîðîì ðàçðàáîòà- 1806B» è «SKRAB 56000». Ýòî äâå íåäîðîãèå
íû êîíêðåòíûå óñòðîéñòâà íà áàçå ýòèõ ñõåì, ìèíè äðåëè íå èìåþò ðåäóêòîðà è ðóêîÿòêè;
êîòîðûå ïîêàçàëè äîñòàòî÷íî óäîâëåòâîðè- êðîìå òîãî, îíè îòíîñèòåëüíî ëåãêè (íå áîëåå
òåëüíóþ ðàáîòó. Îïèñàíèå òàêèõ óñòðîéñòâ è 1 êã). Ïî ñâîèì ïàðàìåòðàì ýòè ìèíè äðåëè,
èõ íàñòðîéêà ñ êîíêðåòíûìè äâèãàòåëÿìè íà âçãëÿä àâòîðà, êàê íåëüçÿ ëó÷øå ïîäõîäÿò
ïåðåìåííîãî òîêà è ÿâëÿåòñÿ ïðåäìåòîì äëÿ èñïîëüçîâàíèÿ â óñòðîéñòâàõ ñòàáèëèçà-
íàñòîÿùåé ñòàòüè. òîðîâ ñêîðîñòè âðàùåíèÿ íà áàçå ìèêðîñõåì
U2008B/U2010B.
Òàêèì îáðàçîì, äàëüíåéøåå èçëîæåíèå
áóäåò ïîñòðîåíî ñëåäóþùèì îáðàçîì. Âíà- Â ïàñïîðòå íà ìèíè äðåëü, êàê ïðàâèëî,
÷àëå áóäóò ðàññìîòðåíû ïðèíöèïèàëüíûå óêàçûâàåòñÿ å¸ ðàáî÷åå íàïðÿæåíèå ïèòà-
ñõåìû óñòðîéñòâ – ñòàáèëèçàòîðîâ ñêîðîñòè íèÿ, ìîùíîñòü, à òàêæå ñêîðîñòü âðàùåíèÿ
âðàùåíèÿ ýëåêòðîäâèãàòåëåé íà áàçå ìèê- (èëè åå äèàïàçîí, åñëè îíà îáîðóäîâàíà ýëåê-
ðîñõåì U2008B/U2010B, îïèñàí ïðèíöèï èõ òðîííûì ïåðåêëþ÷àòåëåì ñêîðîñòè) íà
ðàáîòû è íàñòðîéêà. Çàòåì áóäóò ïðèâåäåíû õîëîñòîì õîäó. Íàïðèìåð, ó äâèãàòåëÿ ìèíè
ðàçâîäêà ïëàò, èõ ôîòîãðàôèè, à òàêæå ôîòîã- äðåëè «SKRAB 56000» íàïðÿæåíèå ñîñòàâ-
ðàôèè ñàìèõ óñòðîéñòâ. Äàëåå áóäóò ïîêàçà- ëÿåò 220 Â, ìîùíîñòü 480 Âò, ñêîðîñòü 8000-
íû ïðèìåðû ïðèìåíåíèÿ ýòèõ óñòðîéñòâ ñ 30000 îá/ìèí (îí îáîðóäîâàí ïåðåêëþ÷àòå-
êîíêðåòíûìè äâèãàòåëÿìè, à èìåííî: ñ äâèãà- ëåì ñêîðîñòåé íà áàçå ïðîñòåéøåé ñõåìû íà
òåëåì, óñòàíîâëåííûì â ñòîéêó äëÿ äðåëè, è ñ ñèìèñòîðå). Ó äâèãàòåëÿ ìèíè äðåëè
äâèãàòåëåì, íà áàçå êîòîðîãî ñêîíñòðóèðîâà- «TUNGFULL 1806B» ïðè òîì æå íàïðÿæåíèè
íà íåáîëüøàÿ öèðêóëÿðíàÿ ïèëà è òî÷èëüíûé ïèòàíèÿ ìîùíîñòü ñîñòàâëÿåò 260 Âò, à ñêî-
ñòàíîê (ïîñëåäíèå äâå îïöèè îáúåäèíåíû â ðîñòü âðàùåíèÿ 27600 îá/ìèí.
îäíîì îáùåì óñòðîéñòâå).
Ïîñêîëüêó, êàê óêàçûâàëîñü âî ââåäåíèè,
Ïðåäâàðèòåëüíûå çàìå÷àíèÿ î ìèêðîñõåìû U2008B/U2010B â êà÷åñòâå îäíî-
íåêîòîðûõ ìåõàíè÷åñêèõ è ãî èç ïàðàìåòðîâ, âëèÿþùèõ íà ðåãóëèðîâà-
ýëåêòðè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèêàõ íèå ñêîðîñòè âðàùåíèÿ, èñïîëüçóþò òîê, ïðî-
ýëåêòðîäâèãàòåëåé òåêàþùèé ÷åðåç äâèãàòåëü, èìååò ñìûñë
áîëåå ïîäðîáíî ðàññìîòðåòü äèàïàçîí òîêîâ
Êàê èçâåñòíî, êðóòÿùèé ìîìåíò äâèãàòåëÿ, âûøåóêàçàííûõ ìèíè äðåëåé.
ðàññìàòðèâàåìîãî â íàñòîÿùåé ñòàòüå, â
çàâèñèìîñòè îò ÷àñòîòû åãî âðàùåíèÿ íåëè- Íàèáîëüøèé òîê (ñì. âûøå) èìååò äâèãà-
íååí. Îí èìååò äâà ìàêñèìóìà: îäèí – ïðè òåëü â ïîëíîñòüþ çàòîðìîæåííîì ñîñòîÿíèè.
íóëåâîé ÷àñòîòå, òî åñòü ïðè ïîëíîñòüþ Êàê îïðåäåëèòü ýòîò òîê, è êàê îí ñâÿçàí ñ ïàñ-
çàòîðìîæåííîì äâèãàòåëå, âòîðîé – ïðè îòíî- ïîðòíîé ìîùíîñòüþ ìèíè äðåëè? Äëÿ ýòîãî
ñèòåëüíî âûñîêèõ ÷àñòîòàõ, ïðèáëèæàþùèõ- àâòîðîì áûë ïðîâåäåí íåñëîæíûé ýêñïåðè-
ñÿ ê ìàêñèìàëüíîé. Íàèáîëåå èíòåðåñåí äèà- ìåíò, ñâîäÿùèéñÿ ê ñëåäóþùåìó.
ïàçîí íèçêèõ ÷àñòîò âïëîòü äî íóëåâîé (îñî-
áåííî â ðåæèìàõ ñâåðëåíèÿ), à äèàïàçîí Ñ ïîìîùüþ ëàáîðàòîðíîãî àâòîòðàíñôîð-
âûñîêèõ ÷àñòîò, êàê â ðåæèìàõ ðàçðåçêè (öèð- ìàòîðà (ËÀÒÐà) íà äðåëü ïîäàâàëîñü ïåðå-
êóëÿðíàÿ ïèëà), çàòî÷êè (òî÷èëî), òàê è â ðåæè- ìåííîå íàïðÿæåíèå, èçìåðÿåìîå ñòðåëî÷-
ìàõ ñâåðëåíèÿ â ñâåòå íàñòîÿùåé ñòàòüè íûì òåñòåðîì; îäíîâðåìåííî èçìåðÿëñÿ è
èíòåðåñà íå ïðåäñòàâëÿåò, ïîýòîìó äàëåå íå òîê (òàêæå ïåðåìåííûé, òî åñòü â ðåæèìå AC)
ðàññìàòðèâàåòñÿ. ñ ïîìîùüþ öèôðîâîãî òåñòåðà. Âíà÷àëå
íàïðÿæåíèå óñòàíàâëèâàëîñü äîñòàòî÷íî
Êðîìå òîãî, êðóòÿùèé ìîìåíò, M, ïðîïîð- íèçêèì (40–50 Â), ÷òîáû âàë ìîæíî áûëî
öèîíàëåí êâàäðàòó òîêà, I, ïðîòåêàþùåãî ëåãêî çàòîðìîçèòü, à çàòåì íàïðÿæåíèå áûñ-
÷åðåç äâèãàòåëü, òî åñòü M = kI2, ãäå k – êîýô- òðî óâåëè÷èâàëîñü äî 220 Â, è ïðè çàòîðìî-
ôèöèåíò ïðîïîðöèîíàëüíîñòè. Ýòîò ôàêò æåííîì âàëå, óäåðæèâàåìîì íå áîëåå
òàêæå õîðîøî èçâåñòåí è áóäåò èñïîëüçîâàí 1–2 ñåêóíä, ñíèìàëîñü ïîêàçàíèå òîêà.
ïðè äàëüíåéøåì èçëîæåíèè. Ýêñïåðèìåíò ïîêàçàë ñëåäóþùåå. Ïðè
ïîëíîñòüþ çàòîðìîæåííîì äâèãàòåëå è
 êà÷åñòâå «ïîäîïûòíûõ êðîëèêîâ» äëÿ íàïðÿæåíèè 220  òîê äâèãàòåëÿ äðåëè
ïðîâåðêè ðàáîòîñïîñîáíîñòè óñòðîéñòâ íà «TUNGFULL 1806B» ñîñòàâèë îêîëî 3 À, à òîê
áàçå ìèêðîñõåì U2008B/U2010B áûëè äâèãàòåëÿ äðåëè «SKRAB 56000» ñîñòàâèë
âûáðàíû äâå ìèíè äðåëè: «TUNGFULL îêîëî 2.8 À. Íåòðóäíî ïîäñ÷èòàòü, ÷òî ìîù-
íîñòü, W, äðåëè «TUNGFULL 1806B» ñîñòà-

ÐàäèîËîöìàí – îêòÿáðü 2019 ÑÕÅÌÛ 57

âèëà: W = 3 A × 220 Â = 660 Âò (ïðîòèâ ïàñïîð- ïðè íàïðÿæåíèè 190 Â òîê ñîñòàâèë îêîëî
òíîé 260 Âò), à ìîùíîñòü äðåëè «SKRAB 2.5 À, à ìîùíîñòü: 190 Â × 2.5 À = 475 Âò
56000»: W = 2.8 A × 220  = 616 Âò (ïðîòèâ (»480 Âò). Âîò ýòè çíà÷åíèÿ òîêîâ è íàïðÿæå-
ïàñïîðòíîé 480 Âò). Êàê âèäíî èç ýòîãî ýêñïå- íèé (1.88 À è 138 Â äëÿ äðåëè «TUNGFULL
ðèìåíòà, ìîùíîñòè äðåëåé ïðè ïîëíîñòüþ 1806B» è 2.5 À è 190 Â äëÿ äðåëè «SKRAB
çàòîðìîæåííîì äâèãàòåëå ñóùåñòâåííî ïðå- 56000») è áûëè èñïîëüçîâàíû â äàëüíåéøåì
âûøàþò ïàñïîðòíûå. ïðè ðàñ÷åòå íîìèíàëîâ òîêîèçìåðèòåëüíûõ
ðåçèñòîðîâ, î êîòîðûõ óïîìèíàëîñü âûøå.
Àâòîð çàäàëñÿ âîïðîñîì: a ïðè êàêèõ
íàïðÿæåíèÿõ ïèòàíèÿ ìîùíîñòè çàòîðìî- Òåïåðü ïîñëå ýòèõ ïðåäâàðèòåëüíûõ ïîÿñ-
æåííûõ äâèãàòåëåé äðåëåé ñîîòâåòñòâóþò íåíèé ïåðåéäåì ê ïðèíöèïèàëüíûì ñõåìàì
ïàñïîðòíûì? Ýòî áûëî âûÿñíåíî ïóòåì ïîäà- óñòðîéñòâ. ÐË
÷è ðàçíûõ íàïðÿæåíèé (íèæå 220 Â) è îäíî-
âðåìåííîãî èçìåðåíèÿ òîêà. Ëèòåðàòóðà

Âîò ðåçóëüòàò. Ó äðåëè «TUNGFULL 1. Êóçüìèíîâ À. Òèðèñòîðíûé ðåãóëÿòîð ñêîðîñòè
1806B» ïðè íàïðÿæåíèè ïèòàíèÿ 138 Â òîê âðàùåíèÿ êîëëåêòîðíûõ äâèãàòåëåé ïîñòîÿí-
ñîñòàâèë 1.88 À, à ìîùíîñòü: 138 Â × 1.88 À = íîãî òîêà. Ñîâðåìåííàÿ ýëåêòðîíèêà. ¹ 2.
2013.
= 259.4 Âò (»260 Âò). Ó äðåëè «SKRAB 56000»

Ïðîäîëæåíèå â ñëåäóþùåì íîìåðå

58 ÑÕÅÌÛ ÐàäèîËîöìàí – îêòÿáðü 2019

Èñïîëüçîâàíèå

òîêîâîãî çåðêàëà

äëÿ óïðàâëåíèÿ èñòî÷íèêîì ïèòàíèÿ

Giovanni Romeo

EDN

ÓÓïðàâëåíèå èñòî÷íèêîì ïèòàíèÿ ìîæåò RA

ïîòðåáîâàòüñÿ âî ìíîãèõ ïðèëîæåíèÿõ, òàêèõ FB – VOUT
êàê çàðÿäíûå óñòðîéñòâà, êîíòðîëëåðû
ñîëíå÷íûõ ýíåðãîóñòàíîâîê è ò. ä. Ïðîìûø- + VOUT = VREF + RA VM
ëåííîñòü ïðåäëàãàåò áîëüøîå êîëè÷åñòâî RB RB
ãîòîâûõ èíòåãðàëüíûõ èñòî÷íèêîâ ïèòàíèÿ, â
êîòîðûõ, ê ñîæàëåíèþ, íå ïðåäóñìîòðåíà VREF
âîçìîæíîñòü ïðîñòîãî óïðàâëåíèÿ âûõîäîì.
Êàê ïðàâèëî, èñòî÷íèê ïèòàíèÿ ñõåìàòè÷íî Ðèñóíîê 1. Ýòî ñõåìà èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ,
ìîæåò áûòü ïðåäñòàâëåí ìîùíûì îïåðàöè- ñòàáèëèçèðîâàííîãî îáðàòíîé ñâÿçüþ.
îííûì óñèëèòåëåì, ê íåèíâåðòèðóþùåìó
âõîäó êîòîðîãî ïîäêëþ÷åí èñòî÷íèê îïîðíîãî îáðàòíîé ñâÿçüþ (FB íà Ðèñóíêå 1). Î÷åíü
íàïðÿæåíèÿ (â çåëåíîì ïðÿìîóãîëüíèêå íà ïðîñòîé ìåòîä óïðàâëåíèÿ FB – ýòî çàìåíà
Ðèñóíêå 1). RB íà óïðàâëÿåìûé èñòî÷íèê òîêà, à ñàìûé
óäîáíûé è äåøåâûé ñïîñîá ñäåëàòü ýòî –
×àùå âñåãî, â ìèêðîñõåìàõ èñòî÷íèêîâ èñïîëüçîâàòü òîêîâîå çåðêàëî (Ðèñóíîê 2).
ïèòàíèÿ (òàêèõ, íàïðèìåð, êàê âûïóñêàåìûå
TI ïðèáîðû ñåìåéñòâà Simple Switcher) åäè-
íñòâåííûé ïîäõîäÿùèé äëÿ èçìåíåíèÿ VOUT
âûâîä, ê êîòîðîìó èìååòñÿ âíåøíèé äîñòóï –
ýòî èíâåðòèðóþùèé âõîä, óïðàâëÿþùèé

RB RA
VIN FB –

+ VOUT

VREF VOUT = VREF RA
RB

Ðèñóíîê 2.  ýòîì èñòî÷íèêå ïèòàíèÿ, óïðàâëÿåìûì íàïðÿæå-
íèåì, èñïîëüçóåòñÿ òîêîâîå çåðêàëî.

ÐàäèîËîöìàí – îêòÿáðü 2019 ÑÕÅÌÛ 59

10VIN (V) Òî÷íîñòü, êîòîðóþ âû ïîëó÷àåòå îò ýòîé
9 êîíñòðóêöèè, ñâÿçàíà ñ òî÷íîñòüþ òîêîâîãî
8 çåðêàëà, êîòîðîå âû áóäåòå èñïîëüçîâàòü.
7 Åñëè âû ðåøèòå âûáðàòü êëàññè÷åñêóþ äâóõ-
6 òðàíçèñòîðíóþ ñõåìó Âèäëàðà, âàæíî ïðèìå-
5 íÿòü â íåé ñîãëàñîâàííûå ïàðû, ñïåöèàëüíî
4 ñîçäàííûå äëÿ òàêèõ öåëåé, íàïðèìåð,
3 BCV61. Òàêèå êîìïîíåíòû ëåãêî èñïîëüçî-
2 âàòü è â áîëåå ýôôåêòèâíîì òîêîâîì çåðêà-
1 ëå Óèëñîíà ñ ÷åòûðüìÿ òðàíçèñòîðàìè. Òîêî-
0 âîå çåðêàëî íà÷èíàåò ðàáîòàòü òîëüêî òîãäà,
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 êîãäà íàïðÿæåíèå VIN ïðåâûøàåò îòêðûâàþ-
VOUT (V) ùåå íàïðÿæåíèå áàçà-ýìèòòåð òðàíçèñòîðîâ
çåðêàëà, ïîýòîìó íà íà÷àëüíîì ó÷àñòêå
Ðèñóíîê 3. Íà ýòîé äèàãðàììå ïîêàçàíî ïîâå- íàáëþäàåòñÿ íåëèíåéíîñòü. Âñå ýòî íå
äåíèå ñìîäåëèðîâàííîé â PSpice ñõåìû íà ñîçäàåò îñîáûõ îãðàíè÷åíèé, åñëè ïðåäëàãà-
Ðèñóíêå 2. åìàÿ ñõåìà ÿâëÿåòñÿ ÷àñòüþ êîíòóðà ðåãóëè-
ðîâàíèÿ, ãäå îøèáêè êîìïåíñèðóþòñÿ ìàãèåé
îáðàòíîé ñâÿçè.

Íåñòàáèëèçèðîâàííûé âõîä DC

Óïðàâëÿþùåå RB + C1 RA
íàïðÿæåíèå 5k 470µ, 50V 5k

1 BCV61 VIN 1 U3
2
4 Feed Back L1 ÂÛÕÎÄ
2 Output
68µH + C2
5 220µ, 25V
ON/OFF D1
1N5825
4 3 3
GND

LM2596

Ðèñóíîê 4. Âîò «ðàçðàáîòàííîå äëÿ ðàáîòû» ïðèëîæåíèå ïðèíöèïà íà Ðèñóíêå 2.

ÍÀÏÐßÆÅÍÈÅ (Â) 12 ÂÛÕÎÄ (Â) 7
6
10 5
4
8 3
2
6 1
0
4
0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12
2 ÓÏÐÀÂËßÞÙÅÅ ÍÀÏÐßÆÅÍÈÅ ÂÐÅÌß (ñ)
ÂÛÕÎÄ

0
0 20,000 40,000 60,000 80,000 100,000
ÂÛÁÎÐÊÈ

Ðèñóíîê 5. Ðåçóëüòàòû òåñòèðîâàíèÿ ñõåìû íà Ðèñóíêå 4. Ñëåâà ñèíÿÿ îñöèëëîãðàììà ïðåäñòàâ-
ëÿåò óïðàâëÿþùåå íàïðÿæåíèå, à êðàñíàÿ – âûõîäíîé ñèãíàë. Ñïðàâà îòêëèê íà ïðÿìîóãîëüíûé
èìïóëüñ ïîêàçûâàåò, ÷òî âðåìÿ íàðàñòàíèÿ ñîñòàâëÿåò 1 ìñ, à åìêîñòü âûõîäíîãî êîíäåíñàòîðà
è ñîïðîòèâëåíèå íàãðóçêè îáóñëîâëèâàþò ìåäëåííûé ñïàä.

60 ÑÕÅÌÛ ÐàäèîËîöìàí – îêòÿáðü 2019

Ãðàôèê íà Ðèñóíêå 3 èëëþñòðèðóåò ïîâå- ñ ïîìîùüþ îñöèëëîãðàôà. Äëÿ ïðîâåðêè âðå-
äåíèå ñìîäåëèðîâàííîé â PSpice ñõåìû íà ìåíè îòêëèêà èñïîëüçîâàëñÿ ãåíåðàòîð
Ðèñóíêå 2 ïðè VREF = 1.2 Â, êîãäà VIN èçìåíÿåò- èìïóëüñîâ (0-8 Â, 0.5 ñ).
ñÿ â äèàïàçîíå îò 0 äî 10 Â.
Ðåçóëüòàòû èëëþñòðèðóþòñÿ ãðàôèêàìè
Ïðÿìàÿ ðåàëèçàöèÿ ïðèíöèïà, èçîáðà- íà Ðèñóíêå 5. Ñõåìà îáåñïå÷èâàåò õîðîøóþ
æåííîãî íà Ðèñóíêå 2, ïîêàçàíà íà Ðèñóíêå 4. ëèíåéíîñòü (ñëåâà) è âïîëíå áûñòðûé îòêëèê
Çäåñü õîðîøî èçâåñòíûé èìïóëüñíûé ïðåîá- íà ñêà÷îê íàïðÿæåíèÿ (ïðèìåðíî 1 ìñ äëÿ
ðàçîâàòåëü LM2596 óïðàâëÿåòñÿ ñòàíäàðò- äîñòèæåíèÿ çàäàííîãî óðîâíÿ). Âðåìÿ ñïàäà
íûì òîêîâûì çåðêàëîì BCV61. îïðåäåëÿåòñÿ åìêîñòüþ âûõîäíîãî êîíäåí-
ñàòîðà (220 ìêÔ) è íàãðóçêîé (50 Îì âî âðåìÿ
Ïðîòîòèï ñõåìû íà Ðèñóíêå 4 áûë èñïûòàí òåñòà). ÐË
íà ëèíåéíîñòü ñ èñïîëüçîâàíèåì ïîäêëþ÷åí-
íîãî íåñòàáèëèçèðîâàííîãî èñòî÷íèêà ïîñòî- Ìàòåðèàëû ïî òåìå
ÿííîãî íàïðÿæåíèÿ 22 Â è ãåíåðàòîðà ïèëî-
îáðàçíûõ ñèãíàëîâ ñ ðàçìàõîì 0-10  íà ÷àñ- 1. Datasheet NXP BCV61
òîòå 5 Ãö. Âûáîðêè âûõîäíîãî ñèãíàëà (ïðè
ñîïðîòèâëåíèè íàãðóçêè 50 Îì) âûïîëíÿëèñü 2. Datasheet Texas Instruments LM2596

ÐàäèîËîöìàí – îêòÿáðü 2019 ÑÕÅÌÛ 61

Ñâåðõìàëîøóìÿùèé

ëèíåéíûé ðåãóëÿòîð

îòðèöàòåëüíîãî íàïðÿæåíèÿ

ñî ñâåðõâûñîêèì êîýôôèöèåíòîì
ïîäàâëåíèÿ ïóëüñàöèé ïèòàíèÿ

Molly Zhu, Analog Devices

Design Note

ËËèíåéíûé ðåãóëÿòîðû ñ íèçêèì ïàäåíè- øóìû èñòî÷íèêà íàïðÿìóþ âëèÿþò íà òî÷-
íîñòü ðåçóëüòàòîâ èçìåðåíèé. Èìïóëüñíûå
åì íàïðÿæåíèÿ (LDO) íà ïðîòÿæåíèè äåñÿ- ðåãóëÿòîðû ÷àñòî èñïîëüçóþòñÿ â ñèñòåìàõ
òèëåòèé øèðîêî èñïîëüçóþòñÿ â ïðèëîæåíè- ðàñïðåäåëåíèÿ ýëåêòðîýíåðãèè äëÿ äîñòè-
ÿõ, ÷óâñòâèòåëüíûõ ê ïîìåõàì. Îäíàêî æåíèÿ áîëåå âûñîêîãî îáùåãî ÊÏÄ ñèñòåìû.
íîâåéøèå ïðåöèçèîííûå äàò÷èêè, áûñòðî- Äëÿ ñîçäàíèÿ ìàëîøóìÿùåãî èñòî÷íèêà
äåéñòâóþùèå ïðåîáðàçîâàòåëè äàííûõ ïèòàíèÿ ïîñëå îòíîñèòåëüíî øóìíîãî èì-
âûñîêîãî ðàçðåøåíèÿ (ÀÖÏ è ÖÀÏ) è ñèíòå- ïóëüñíîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ îáû÷íî âêëþ÷à-
çàòîðû ÷àñòîò (ÔÀÏ×/ÃÓÍ) ñòàëè óæåñòî÷àòü þò LDO ðåãóëÿòîðû, íå èñïîëüçóÿ ãðîìîç-
òðåáîâàíèÿ ê øóìàì, è îáû÷íûå LDO ñòàáè- äêèå âûõîäíûå ôèëüòðóþùèå êîíäåíñàòî-
ëèçàòîðû óæå íå ìîãóò îáåñïå÷èòü ñâåðõíèç- ðû.  òàêèõ ñõåìàõ ïðåîáëàäàþùåé ïî âàæ-
êèé âûõîäíîé øóì è ñâåðõâûñîêèé êîýôôè- íîñòè õàðàêòåðèñòèêîé ñòàíîâèòñÿ PSRR íà
öèåíò ïîäàâëåíèÿ ïóëüñàöèé ïèòàíèÿ âûñîêèõ ÷àñòîòàõ.
(PSRR). Íàïðèìåð, ïðè ïèòàíèè äàò÷èêîâ

Òàáëèöà 1. Ñðàâíåíèå LT3094 ñ ìàëîøóìÿùèìè LDO ðåãóëÿòîðàìè

LT3015 LT3090 LT3042 LT3045-1 LT3094

Ïîëîæèòåëüíûé/îòðèöàòåëüíûé âûõîä Îòðèöàòåëüíûé Îòðèöàòåëüíûé Ïîëîæèòåëüíûé Ïîëîæèòåëüíûé Îòðèöàòåëüíûé

Âûõîäíîé òîê (À) 1.5 0.6 0.2 0.5 0.5

Âûõîäíûå øóìû (â ïîëîñå 10 Ãö … 100 êÃö) (ìêÂ) 60 18 0.8 0.8 0.8

Òî÷å÷íûé øóì íà ÷àñòîòå 10 êÃö (íÂ/ÖÃö) 240 57 2 2 2

PSRR íà ÷àñòîòå 1 ÌÃö (äÁ) 30 20 79 76 74

Ïðîãðàììèðóåìîå îãðàíè÷åíèå òîêà ·· ··

Ïðîãðàììèðóåìûé âûõîä «Ïèòàíèå â íîðìå» · ··

VIOC ··

Ïðÿìîå ïàðàëëåëüíîå âêëþ÷åíèå ·· ··

Âîçìîæíîñòü áûñòðîãî çàïóñêà · ··

62 ÑÕÅÌÛ ÐàäèîËîöìàí – îêòÿáðü 2019

Ìèêðîñõåìà LT3042, âïåðâûå ïðåäñòàâ- Ðèñóíîê 2. Äåìîíñòðàöèîííàÿ ñõåìà êðîøå÷-
ëåííàÿ â 2015 ãîäó, ÿâëÿåòñÿ ïåðâûì â îòðàñ- íîãî ðåøåíèÿ äëÿ íàïðÿæåíèÿ –3.3 Â.
ëè ëèíåéíûì ñòàáèëèçàòîðîì ñ âûõîäíûì
øóìîì âñåãî 0.8 ìê ñ.ê.ç. è PSRR, ðàâíûì îãðàíè÷åíèÿ òîêà, ïðîãðàììèðóåìûé ïîðîã
79 äÁ íà ÷àñòîòå 1 ÌÃö. Äâà ïîõîæèõ óñòðîé- âêëþ÷åíèÿ ñèãíàëà «Ïèòàíèå â íîðìå», öåïü
ñòâà, LT3045 è LT3045-1, îòëè÷àþòñÿ ðàñøè- áûñòðîãî çàïóñêà è ôóíêöèþ VIOC (Voltage for
ðåííîé îáëàñòüþ äîïóñòèìûõ ðåæèìîâ è Input-to-Output Control – óïðàâëåíèå íàïðÿ-
íàëè÷èåì äîïîëíèòåëüíûõ ôóíêöèé. Âñå ýòè æåíèåì âõîä-âûõîä). Åñëè LT3094 èñïîëüçó-
óñòðîéñòâà ÿâëÿþòñÿ LDO ðåãóëÿòîðàìè ïîëî- åòñÿ â êà÷åñòâå ïîñòðåãóëÿòîðà âûõîäíîãî
æèòåëüíîãî íàïðÿæåíèÿ. Êîãäà â ñèñòåìå èìå- íàïðÿæåíèÿ èìïóëüñíîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ,
þòñÿ áèïîëÿðíûå ïðèáîðû, òàêèå êàê îïåðà- ôóíêöèÿ VIOC ïîääåðæèâàåò íàïðÿæåíèå íà
öèîííûå óñèëèòåëè èëè ÀÖÏ, â èñòî÷íèêå LDO ñòàáèëèçàòîðå ïîñòîÿííûì, åñëè
ïèòàíèÿ äîëæåí èñïîëüçîâàòüñÿ LDO ðåãóëÿ- âûõîäíîå íàïðÿæåíèå LDO èçìåíÿåòñÿ.
òîð îòðèöàòåëüíîãî íàïðÿæåíèÿ. Â Òàáëèöå 1
ïåðå÷èñëåíû îñíîâíûå îñîáåííîñòè LT3094 Îò ïîâðåæäåíèÿ LT3094 ïðåäîõðàíÿþò
è àíàëîãè÷íûõ ïî ôóíêöèÿì óñòðîéñòâ. âíóòðåííèå ýëåìåíòû, â òîì ÷èñëå ñõåìà
ïðîãðåññèðóþùåãî îãðàíè÷åíèÿ òîêà, è öåïè
Òèïè÷íîå ïðèìåíåíèå çàùèòû îò ïåðåãðåâà, îáðàòíîãî òîêà è
îáðàòíîãî íàïðÿæåíèÿ.
LT3094 ñîäåðæèò ïðåöèçèîííûé èñòî÷íèê
îïîðíîãî òîêà, ê âûõîäó êîòîðîãî ïîäêëþ÷åí 4.7 µF RSET
âûñîêîêà÷åñòâåííûé áóôåð. Îòðèöàòåëüíîå 16.5 kW
âûõîäíîå íàïðÿæåíèå óñòàíàâëèâàåòñÿ
òîêîì –100 ìêÀ òî÷íîãî îïîðíîãî èñòî÷íèêà, LT3094 SET GND ILIM 10 µF
ïðîòåêàþùèì ÷åðåç åäèíñòâåííûé ðåçèñòîð. PGFB 20 mW
Àðõèòåêòóðà ñ òîêîâûì óïðàâëåíèåì îáåñïå- OUT
÷èâàåò øèðîêèé äèàïàçîí âûõîäíûõ íàïðÿ- OUT VOUT
æåíèé (îò 0  äî –19.5 Â) è ïðàêòè÷åñêè ïîñòî- –3.3 Â
ÿííûå çíà÷åíèÿ âûõîäíîãî øóìà, PSRR è IOUT(MAX)
êîýôôèöèåíòà ñòàáèëèçàöèè, íåçàâèñÿùèå 1À
îò çàïðîãðàììèðîâàííîãî âûõîäíîãî íàïðÿ-
æåíèÿ. Íà Ðèñóíêå 1 ïîêàçàíà òèïè÷íàÿ 10 µF
ñõåìà ïðèëîæåíèÿ, à íà Ðèñóíêå 2 èçîáðàæå- 20 mW
íà äåìîíñòðàöèîííàÿ ïëàòà. Îáùèå ðàçìå-
ðû ðåøåíèÿ ñîñòàâëÿþò âñåãî îêîëî 10 ìì ×
10 ìì.

LT3094 îòëè÷àåòñÿ óëüòðàíèçêèì âûõîä-
íûì øóìîì, ñîñòàâëÿþùèì 0.8 ìê ñ.ê.ç. â
ïîëîñå îò 10 Ãö äî 100 êÃö, è óëüòðàâûñîêèì
PSRR, ðàâíûì 74 äÁ íà ÷àñòîòå 1 ÌÃö. Êðîìå
òîãî, LT3094 èìååò ïðîãðàììèðóåìûé ïîðîã

4.7 µF 33.2 kW 50 kW 10 µF EN/UV
3.3 Â
VIN 100 ìêÀ
200 kW LT3094 SET –5 Â ±5% IN

PG 7.5 kW 450 kW

GND ILIM PGFB 10 µF VOUT LT3094 SET GND ILIM
OUTS PGFB
OUT –3.3 Â OUT
IOUT(MAX) OUT

500 ìÀ

10 µF EN/UV 100 ìêÀ EN/UV
IN
VIN 100 ìêÀ
–5 Â IN

Âûâîä, íåèñïîëüçóåìûé â ýòîé ñõåìå: VIOC

Ðèñóíîê 1. Ðåøåíèå äëÿ íàïðÿæåíèÿ –3.3 Â ñ Ðèñóíîê 3. Ñõåìà ïàðàëëåëüíîãî ñîåäèíåíèÿ
íèçêèì âûõîäíûì øóìîì. äâóõ LT3094.

ÐàäèîËîöìàí – îêòÿáðü 2019 ÑÕÅÌÛ 63

Ïðÿìîå ïàðàëëåëüíîå ñîåäèíåíèå 550.
äëÿ óâåëè÷åíèÿ âûõîäíîãî òîêà
°C
LT3094 ëåãêî âêëþ÷àþòñÿ ïàðàëëåëüíî 250.
äëÿ óâåëè÷åíèÿ âûõîäíîãî òîêà. Ðåøåíèå,
ïîçâîëÿþùåå äîñòè÷ü âûõîäíîãî òîêà 1 À Ðèñóíîê 4. Òåðìîãðàììà äâóõ ïàðàëëåëüíî
ïàðàëëåëüíûì ñîåäèíåíèåì äâóõ LT3094, ñîåäèíåííûõ LT3094.
ïîêàçàíî íà Ðèñóíêå 3. Äëÿ ïàðàëëåëüíîãî
âêëþ÷åíèÿ âûâîäû SET ñîåäèíÿþòñÿ âìåñòå, Äâóïîëÿðíûé èñòî÷íèê ïèòàíèÿ ñ
è ìåæäó îáùèì âûâîäîì SET è çåìëåé âêëþ- ðåãóëèðóåìûì âûõîäíûì
÷àåòñÿ ðåçèñòîð RSET. Òîê, ïðîõîäÿùèé ÷åðåç íàïðÿæåíèåì
ðåçèñòîð RSET, ðàâåí 200 ìêÀ – óäâîåííîìó
òîêó âûâîäîâ SET êàæäîãî óñòðîéñòâà. Äëÿ Äëÿ äîñòèæåíèÿ íèçêîãî óðîâíÿ âûõîäíî-
ñèììåòðè÷íîãî ðàñïðåäåëåíèÿ òîêà íà êàæ- ãî øóìà è âûñîêîãî ÊÏÄ ñèñòåìû èñòî÷íèê
äîì âûõîäå LT3094 äîáàâëåí áàëëàñòíûé ïèòàíèÿ îáû÷íî ñîñòîèò èç èìïóëüñíîãî ïðå-
ðåçèñòîð ñ íåáîëüøèì ñîïðîòèâëåíèåì îáðàçîâàòåëÿ è LDO ðåãóëÿòîðà. Îïòèìèçè-
20 ìÎì.

Íà Ðèñóíêå 4 èçîáðàæåí òåïëîâîé ïîðòðåò
ñõåìû èç Ðèñóíêà 3, ðàáîòàþùåé ïðè âõîä-
íîì íàïðÿæåíèè –5 Â, âûõîäíîì íàïðÿæåíèè
–3.3 Â è òîêå íàãðóçêè 1 À. Òåìïåðàòóðà êàæ-
äîãî êîìïîíåíòà ïîäíèìàåòñÿ ïðèìåðíî äî
50 °C, ÷òî ñâèäåòåëüñòâóåò î ðàâíîìåðíîì
ðàñïðåäåëåíèè òåïëà. Îãðàíè÷åíèé íà êîëè-
÷åñòâî óñòðîéñòâ, êîòîðûå ìîãóò áûòü ïîä-
êëþ÷åíû ïàðàëëåëüíî, íå ñóùåñòâóåò, íè ñ
òî÷êè çðåíèÿ âåëè÷èíû âûõîäíîãî òîêà, íè ñ
òî÷êè çðåíèÿ âûõîäíûõ øóìîâ.

VIN L1A 2.2 µF D1 VLDOIN1
12 Â 8.2 µH 25 Â
1206

CIN SWA1 SWB1 L1B IN OUTS VLDOUT1
10 µF VIN1 FBX1 8.2 µH 10 µF
16 Â EN OUT 25 Â
1206 45.3 kW 1206
PGFB
4.7 µF 200 kW LT3045-1 L1: DRQ125-8R2
16 Â L2: DRQ125-4R7
1206 PG SET D1, D2: DFLS230L
GND
SHDN1 GATE1 VIOC 10 µF
ILIM 25 Â
1206
100 kW VC1
SS1 VLDOUT2
PG1 2 kW 4.7 µF
LT8582 47 nF 25 Â
1206
SYNC1

CLKOUT1 RT1 0.1 µF 100 pF

CLKOUT2 80.6 kW
SYNC2
PG2 GND 80.6 kW 47 nF
RT2 2 kW
100 kW

0.1 µF 100 pF
4.7 µF
SHDN2 SS2 25 Â ILIM GND
1206 VIOC SET
VIN2 VC2
GATE2 200 kW PG
4.7 µF
16 Â FBX2 60.4 kW VLDOIN2 LT3094
1206 PGFB
L2B
L2A SWA2 SWB2 4.7 µH EN OUT
4.7 µH
2.2 µF IN OUTS

D2

Ðèñóíîê 5. Ðåãóëèðóåìûé èñòî÷íèê ïèòàíèÿ ñ ñ äâóìÿ âûõîäàìè ïîëîæèòåëüíîãî è îòðèöàòåëüíîãî
íàïðÿæåíèÿ ñ âûñîêèì êîýôôèöèåíòîì ïîäàâëåíèÿ ïóëüñàöèé è íèçêèì ïåðåãðåâîì âî âðåìÿ ðàáîòû.

64 ÑÕÅÌÛ ÐàäèîËîöìàí – îêòÿáðü 2019

50.0 50.0
48 48
46 46
44 44
42 42
40 40
38 38
36 36
34 34
32 32
30 30
28 28
26 26
24 24
22 22
20.0 20.0
°C °C
Âûõîäíîå íàïðÿæåíèå ±5 Â, òîê íàãðóçêè ±500 ìÀ Âûõîäíîå íàïðÿæåíèå ±12 Â, òîê íàãðóçêè ±500 ìÀ

Ðèñóíîê 6. Òåïëîâîé ïîðòðåò äâóïîëÿðíîãî èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ ïðè âõîäíîì íàïðÿæåíèè 12 Â.

ðîâàííàÿ ðàçíîñòü íàïðÿæåíèé ìåæäó âõî- òåëüíîãî íàïðÿæåíèÿ. Íàïðÿæåíèå VIOC
äîì è âûõîäîì LDO ðåãóëÿòîðîâ ñîñòàâëÿåò óïðàâëÿåò íàïðÿæåíèåì íà LT3094 â îòðèöà-
îêîëî –1 Â, ÷òî îáåñïå÷èâàåò õîðîøèé êîì- òåëüíîé øèíå êàê
ïðîìèññ ìåæäó ðàññåèâàåìîé ìîùíîñòüþ è
PSRR. Óäåðæàíèå ýòîé ðàçíîñòè íàïðÿæåíèé VLDO(IN2) - VLDO(OUT) = VIOC = VFBX2 - R2´IFBX. (1)
íà ïîñòîÿííîì óðîâíå ñëîæíî â ñèñòåìå ñ
ìåíÿþùèìñÿ âûõîäíûì íàïðÿæåíèåì, íî â ãäå íàïðÿæåíèå VFBX2 ðàâíî 0 ìÂ, à òîê IFBX
LT3094 ðåàëèçîâàíà ôóíêöèÿ ñëåæåíèÿ ðàâåí 83.3 ìêÀ. Âûáîð R2 = 14.7 êÎì óñòàíàâ-
VIOC, êîòîðàÿ ïîääåðæèâàåò íåèçìåííîå ëèâàåò íàïðÿæåíèå VIOC, ðàâíûì 1.23 Â âî
íàïðÿæåíèå íà LDO ðåãóëÿòîðå äàæå ïðè âñåì äèàïàçîíå èçìåíåíèé âûõîäíîãî íàïðÿ-
èçìåíåíèè âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ. æåíèÿ. Ïðè ñîïðîòèâëåíèè ðåçèñòîðà R1,
ðàâíîì 133 êÎì, âõîäíîå íàïðÿæåíèå LT3094
Íà Ðèñóíêå 5 èçîáðàæåíà ñõåìà äâóïîëÿð- îãðàíè÷èâàåòñÿ óðîâíåì 16.5 Â, êîòîðûé
íîãî èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ, â êîòîðîé èñïîëüçî- ìîæíî ðàññ÷èòàòü ïî ôîðìóëå
âàíû ìèêðîñõåìû LT8582, LT3045-1 è
LT3094. LT8582 – ýòî äâóõêàíàëüíûé DC/DC VLDOIN(MAX) = VFBX çèæç1+ R1 ÷ø÷ö - R1´ IFBX . (2)
ØÈÌ-ïðåîáðàçîâàòåëü ñ âíóòðåííèìè êëþ- 40 êÎì
÷àìè, êîòîðûé ñïîñîáåí èç îäíîãî âõîäíîãî
íàïðÿæåíèÿ ôîðìèðîâàòü êàê ïîëîæèòåëü- Òåïëîâîé ïîðòðåò ñõåìû, ðàáîòàþùåé ïðè
íîå, òàê è îòðèöàòåëüíîå íàïðÿæåíèå. Ïåð- âõîäíîì íàïðÿæåíèè 12 Â, ïîêàçàí íà Ðèñóí-
âûé êàíàë LT8582 êîíôèãóðèðóåòñÿ êàê êå 6. Ïðè èçìåíåíèè âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ
SEPIC, è ðåãóëèðóåò ïîëîæèòåëüíîå íàïðÿ- îò ±3.3 Â äî ±12 Â ïðåâûøåíèå òåìïåðàòóðû
æåíèå, à âòîðîé êàíàë ÿâëÿåòñÿ èíâåðòèðóþ-
ùèì ïðåîáðàçîâàòåëåì äëÿ øèíû îòðèöà-

Òàáëèöà 2. Õàðàêòåðèñòèêè ñõåìû äâóïîëÿðíîãî èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ ïðè âõîäíîì íàïðÿæåíèè 12 Â
è òîêå íàãðóçêè ±500 ìÀ

Âûõîäíîå Âõîäíîå Ïàäåíèå Ïåðåãðåâ Âõîäíîé òîê ÊÏÄ
íàïðÿæåíèå íàïðÿæåíèå íàïðÿæåíèÿ LT3094 (À) ñèñòåìû

(Â) (Â) (Â)

±3.3 ±4.55 1.25 8 °C 0.48 57%
±5 ±6.25 1.25 8 °C 0.65 65%
±12 ±13.22 1.22 9 °C 1.25 78%

ÐàäèîËîöìàí – îêòÿáðü 2019 ÑÕÅÌÛ 65

VLDOIN1 ëî, âõîäíîé êîíäåíñàòîð óìåíüøàåò âûõîä-
100 ìÂ/äåë íûå ïóëüñàöèè, íî ýòî íå îòíîñèòñÿ ê LT3094.
Åñëè íà âõîäå LT3094 áóäóò êîíäåíñàòîðû,
VLDOUT1 êîììóòèðóåìûå òîêè èç èìïóëüñíîãî ïðåîáðà-
100 ìÂ/äåë çîâàòåëÿ áóäóò ïðîõîäèòü ÷åðåç âõîäíîé êîí-
äåíñàòîð, ñîçäàâàÿ ýëåêòðîìàãíèòíóþ ñâÿçü
ÍÀÃÐÓÇÊÀ ìåæäó èìïóëüñíûì ïðåîáðàçîâàòåëåì è âûõî-
200 ìÀ/äåë äîì LT3094. Âûõîäíîé øóì óâåëè÷èòñÿ, ÷òî
óõóäøèò PSRR. Ïðè óñëîâèè, ÷òî èìïóëüñíûé
VIN = 12  ðåãóëÿòîð ðàñïîëîæåí íå áîëåå ÷åì â äâóõ
VOUT = 5 Â äþéìàõ îò LT3094, ìû ðåêîìåíäóåì äëÿ äîñ-
òèæåíèÿ íàèëó÷øèõ õàðàêòåðèñòèê PSRR íå
200 ìêñ/äåë óñòàíàâëèâàòü êîíäåíñàòîð íà âõîäå LT3094.

VLDOIN1 Çàêëþ÷åíèå
100 ìÂ/äåë
LT3094 – ýòî LDO ñòàáèëèçàòîð îòðèöà-
VLDOUT1 òåëüíîãî íàïðÿæåíèÿ ñ óëüòðàíèçêèìè øóìà-
100 ìÂ/äåë ìè è óëüòðàâûñîêèì PSRR. Îí èìååò àðõè-
òåêòóðó, îñíîâàííóþ íà èñòî÷íèêå îïîðíîãî
ÍÀÃÐÓÇÊÀ òîêà, êîòîðàÿ ñîõðàíÿåò øóìû è õàðàêòåðèñ-
200 ìÀ/äåë òèêè PSRR íåçàâèñèìûìè îò âûõîäíîãî
íàïðÿæåíèÿ è ïîçâîëÿåò ëåãêî ñîåäèíÿòü
VIN = 12  ïàðàëëåëüíî íåñêîëüêî LT3094 äëÿ óâåëè÷å-
VOUT = –5 Â íèÿ òîêà íàãðóçêè è ñíèæåíèÿ âûõîäíîãî
øóìà. Ôóíêöèÿ VIOC ìèíèìèçèðóåò ðàññåÿ-
200 ìêñ/äåë íèå ìîùíîñòè íà LDO ðåãóëÿòîðå, êîãäà
LT3094 èñïîëüçóåòñÿ â êà÷åñòâå ïîñòðåãóëÿ-
Ðèñóíîê 7. Îòêëèê íà ñêà÷îê íàãðóçêè äâóïîëÿð- òîðà èìïóëüñíîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ, ÷òî
íîãî èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ ñ âûõîäíûìè íàïðÿæå- äåëàåò ýòó ìèêðîñõåìó èäåàëüíûì ïðèáîðîì
íèÿìè ±5 Â ïðè âõîäíîì íàïðÿæåíèè 12 Â. äëÿ ïðèëîæåíèé ñ ìåíÿþùèìñÿ âûõîäíûì
íàïðÿæåíèåì. ÐË
LT3094 îñòàåòñÿ ïîñòîÿííûì. Íàïðÿæåíèÿ è
òîêè âñåõ òðåõ óñòðîéñòâ ïðèâåäåíû â Òàáëè- Ìàòåðèàëû ïî òåìå
öå 2. Ðèñóíîê 7 äåìîíñòðèðóåò îòêëèê íà ñêà-
÷îê íàãðóçêè ñõåìû èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ ñ 1. Datasheet Analog Devices LT3015
âûõîäíûìè íàïðÿæåíèÿìè ±5 Â ïðè âõîäíîì
íàïðÿæåíèè 12 Â. 2. Datasheet Linear Technology LT3042

Íà Ðèñóíêå 5 íà âõîäå LT3094 íåò íèêàêèõ 3. Datasheet Linear Technology LT3045-1
äîïîëíèòåëüíûõ êîíäåíñàòîðîâ, êðîìå
âûõîäíûõ êîíäåíñàòîðîâ LT8582. Êàê ïðàâè- 4. Datasheet Analog Devices LT3090

5. Datasheet Analog Devices LT3094

6. Datasheet Analog Devices LT8582

66 ÑÕÅÌÛ ÐàäèîËîöìàí – îêòÿáðü 2019

Ïðîñòåéøàÿ ñõåìà

ïîêàçûâàåò íàïðàâëåíèå
âðàùåíèÿ ýíêîäåðîâ

Guido Nopper

Electronic Design

ÈÈíêðåìåíòíûå óãëîâûå èëè ëèíåéíûå Äâà âûõîäíûõ ñèãíàëà èíêðåìåíòíûõ ýíêî-
äåðîâ îáû÷íî îáîçíà÷àþòñÿ êàê Êàíàë A è
ýíêîäåðû î÷åíü ðàñïðîñòðàíåíû, íî îáû÷íî Êàíàë B. Ýòè ñèãíàëû ñîäåðæàò èíôîðìàöèþ
îíè íå âûðàáàòûâàþò ñèãíàëà íàïðàâëåíèÿ. êàê î êîëè÷åñòâå èìïóëüñîâ, çàâèñÿùåì îò
Ýòà êîíñòðóêöèÿ äåìîíñòðèðóåò ïðîñòîé ñïî- ðàçðåøåíèÿ, òàê è î ñêîðîñòè âðàùåíèÿ. Îíè
ñîá îïðåäåëåíèÿ, â êàêîì íàïðàâëåíèè – ïðÿ- îòëè÷àþòñÿ òîëüêî çíà÷åíèåì ôàçû (íàïðè-
ìîì èëè îáðàòíîì – âðàùàåòñÿ ýíêîäåð.

Âõîä U1a 6 Âûõîä
êàíàëà A 4 Q «Îáðàòíîå
íàïðàâëåíèå»
A
5 B³1

VCC 5 Â 3R 7
2
RX/CX Q

R1 1 CX
16k
4538
C1
2.2 nF

U1b 10 Âûõîä
12 Q «Ïðÿìîå
íàïðàâëåíèå»
A
11 B³1

Âõîä 13 R
êàíàëà B RX/CX
14 9
VCC 5 Â Q

R2 15 CX
16k C2
4538
2.2 nF

Ðèñóíîê 1. Ñõåìà îïðåäåëèòåëÿ íàïðàâëåíèÿ îñíîâàíà íà æäóùåì ìóëüòèâèáðàòîðå, êîòîðûé, â
çàâèñèìîñòè îò òðåáîâàíèé ê ñêîðîñòè, ìîæíî âûáðàòü èç ñåðèé 74HC èëè 74HCT.

ÐàäèîËîöìàí – îêòÿáðü 2019 ÑÕÅÌÛ 67

Ðèñóíîê 2. Ýòà îñöèëëîãðàììà äåìîíñòðè-
ðóåò ïîâåäåíèå ñõåìû, êîãäà âàë ýíêîäåðà
íåìíîãî ïåðåìåùàåòñÿ ïî ÷àñîâîé ñòðåëêå è
ïðîòèâ ÷àñîâîé ñòðåëêè. Êàíàë 1 (æåëòûé)
îòîáðàæàåò Êàíàë À ñõåìû (U1, âûâîä 4).
Êàíàë 2 (ñèíèé) ñîîòâåòñòâóåò Êàíàëó B
ñõåìû (âûâîä 13). Êàíàë 3 (ðîçîâûé) – âûõîä
«Ïðÿìîå íàïðàâëåíèå» (âûâîä 6). Êàíàë 4
(çåëåíûé) – âûõîä «Îáðàòíîå íàïðàâëåíèå»
(âûâîä 10).

ìåð, –90° äëÿ íàïðàâëåíèÿ âðàùåíèÿ ïî ÷àñî- ìîé äëÿ êîíêðåòíîãî ïðèëîæåíèÿ, ýòîò ìóëü-
âîé ñòðåëêå è +90° – ïðîòèâ). òèâèáðàòîð ìîæíî âûáðàòü èç ñîñòàâà ðàç-
íûõ ñåðèé, íàïðèìåð, 74HC èëè 74HCT.
 ñõåìå íà Ðèñóíêå 1 ýòè ñèãíàëû èñïîëü-
çóþòñÿ â êà÷åñòâå âõîäíûõ äëÿ ìèêðîñõåìû ×òîáû èñêëþ÷èòü ïåðåçàïóñê ìóëüòèâèá-
äâóõêàíàëüíîãî æäóùåãî ìóëüòèâèáðàòîðà ðàòîðà, èñïîëüçóåòñÿ îáðàòíàÿ ñâÿçü ñ îäíî-
4538. Â çàâèñèìîñòè îò ñêîðîñòè, íåîáõîäè- ãî èç âûõîäîâ íà âõîä. Ýòî íå ñòðîãî îáÿçà-

VCC VCC

Êàíàë A Âûõîä A
OPB822 VCC

4.7k

4.7k VCC 130
170
SN74HC14

14k PR CLR
VCC
CLK Q Q2
D 2N3906

SN74HC74

Êàíàë B 4.7k Âûõîä
OPB822 «Íàïðàâëåíèå»

4.7k Âûõîä B
SN74HC14

170 Q3
2N2222

«0» = ïî ÷àñîâîé ñòðåëêå
14k «1» = ïðîòèâ ÷àñîâîé ñòðåëêè

Ðèñóíîê 3. Ýòà îñíîâàííàÿ íà D-òðèããåðå ñõåìà ìîæåò ñòàòü ïðè÷èíîé íåòî÷íîñòåé â òî÷êå èçìåíå-
íèÿ íàïðàâëåíèÿ, îñîáåííî, êîãäà ýíêîäåð ìåõàíè÷åñêè äðîæèò (âèáðèðóåò) âáëèçè ôðîíòà èìïóëüñà.

68 ÑÕÅÌÛ ÐàäèîËîöìàí – îêòÿáðü 2019

Ðèñóíîê 4. Ýòà îñöèëëîãðàììà ïîêàçûâàåò Ðèñóíîê 5. Ðåçèñòîðû R1 è R2 â ñõåìå îïðåäå-
îòêëèê ñõåìû, êîãäà ñêîðîñòü âðàùåíèÿ âàëà ëèòåëÿ íàïðàâëåíèÿ ìîæíî óäàëèòü, ïðè ýòîì
ýíêîäåðà áëèçêà ê ìàêñèìàëüíîé. Íàçíà÷åíèå îòêëèê ñõåìû èçìåíèòñÿ íåçíà÷èòåëüíî. Íàç-
êàíàëîâ òàêîå æå, êàê íà Ðèñóíêå 2. íà÷åíèå êàíàëîâ òàêîå æå, êàê íà Ðèñóíêå 2.

òåëüíî, íî ïîìîãàåò ïîääåðæèâàòü äëèòåëü- Âî ìíîãèõ ñëó÷àÿõ ýòî ìîãóò áûòü äëè-
íîñòü èìïóëüñà ïîñòîÿííîé. Ñ äðóãîé ñòîðî- òåëüíîñòè èìïóëüñà â íåñêîëüêî äåñÿòêîâ
íû, âàæíîé ôóíêöèåé ÿâëÿåòñÿ îáåñïå÷åíèå ìèêðîñåêóíä, êàê â ñõåìå íà Ðèñóíêå 1, ãäå
çàïóñêà èìïóëüñîâ ïðÿìîãî íàïðàâëåíèÿ
îäíèì ôðîíòîì âõîäíîãî ñèãíàëà è îáðàòíî- øèðèíà èìïóëüñà tPLS » 50 ìêñ. Åñëè äëèòåëü-
ãî íàïðàâëåíèÿ – äðóãèì ôðîíòîì ýòîãî ñèã- íîñòü èìïóëüñà èçâåñòíà, ìàêñèìàëüíàÿ ñêî-
íàëà (Ðèñóíîê 2). Âîò ïî÷åìó îäíà è òà æå ðîñòü îïðåäåëÿåòñÿ âûðàæåíèåì:
ìåõàíè÷åñêàÿ ïîçèöèÿ, èëè îäèí è òîò æå
êðàé ùåëè êîäîâîãî äèñêà, ñîçäàþò, íàïðè- fMAX = 1.
ìåð, ïîëîæèòåëüíûé ôðîíò â ïðÿìîì tPLS ´ 4
íàïðàâëåíèè è îòðèöàòåëüíûé ôðîíò â
îáðàòíîì íàïðàâëåíèè. Òàêèì îáðàçîì, åñëè Òàêèì îáðàçîì, ìàêñèìàëüíàÿ ñêîðîñòü
äëÿ çàïóñêà ñõåìû èñïîëüçóåòñÿ îäèí è òîò èëè ÷àñòîòà ýíêîäåðà â ýòîì ïðèìåðå ñîñòàâ-
æå ýëåêòðè÷åñêèé ôðîíò, ðåçóëüòàòîì áóäåò ëÿåò ïðèìåðíî 5 êÃö (Ðèñóíîê 4). Ïðè ïåðå-
ãèñòåðåçèñ â èçìåíåíèè íàïðàâëåíèÿ îäíîãî ãðóçêå ïî ÷àñòîòå ñõåìà íå ïåðåñòàíåò ðàáî-
îòâåðñòèÿ ýíêîäåðà, êîòîðûé îáû÷íî ñîñòàâ- òàòü ñîâñåì, íî âûøå ìàêñèìàëüíîé ÷àñòîòû
ëÿåò ïîëîâèíó íîìèíàëüíîãî ðàçðåøåíèÿ äëèòåëüíîñòü âûõîäíîãî èìïóëüñà áóäåò
ýíêîäåðà (Ðèñóíîê 3). Ýòî ìîæåò ñîçäàòü ïðî- óìåíüøåííîé äî ðàññòîÿíèÿ îò çàïóñêàþùå-
áëåìû ñ òî÷íîñòüþ, êîòîðûå îáîñòðÿþòñÿ ãî ôðîíòà (Êàíàë A) äî ñïàäàþùåãî ôðîíòà
åùå áîëüøå, åñëè ýíêîäåð ìåõàíè÷åñêè äðî- (Êàíàë B).
æèò (âèáðèðóåò) âáëèçè ôðîíòà èìïóëüñà.
Ýòî ïðèâîäèò ê âîçìîæíîìó óïðîùåíèþ
Ïðè îïðåäåëåíèè äëèòåëüíîñòè âûõîäíîãî ñõåìû íà Ðèñóíêå 1. Åñëè èñêëþ÷èòü ðåçèñòî-
èìïóëüñà îäíîâèáðàòîðîâ ðàçðàáîò÷èê äîë- ðû R1 è R2, âûõîäíîé èìïóëüñ âñåãäà áóäåò
æåí ïðîÿâëÿòü îñòîðîæíîñòü. Åñëè èñïîëüçó- ñóùåñòâîâàòü íà îòðåçêå âðåìåíè îò çàïóñêà-
þòñÿ ìèêðîñõåìû ñ÷åò÷èêîâ ñðåäíåé ñòåïåíè þùåãî ôðîíòà Êàíàëà A äî ñïàäàþùåãî ôðîí-
èíòåãðàöèè, òàêèå êàê ’193, áóäåò äîñòàòî÷íî òà Êàíàëà B (Ðèñóíîê 5). ÐË
200 íñ, íî èíîãäà ïîäñ÷åò ïðÿìûõ è îáðàòíûõ
ñèãíàëîâ âåäåòñÿ ñ ïîìîùüþ âõîäà ïðåðûâà- Ìàòåðèàëû ïî òåìå
íèé ìèêðîïðîöåññîðà. Ýòî òðåáóåò, ÷òîáû
äëèòåëüíîñòü èìïóëüñà áûëà, ïî êðàéíåé 1. Datasheet Fairchild CD4538BC
ìåðå, íå ìåíüøå ìàêñèìàëüíîãî âðåìåíè 2. Datasheet TT Electronics OPB822
ðåàêöèè ìèêðîêîíòðîëëåðà íà ïðåðûâàíèå. 3. Datasheet Texas Instruments SN74HC14
4. Datasheet Texas Instruments SN74HC74

ÐàäèîËîöìàí – îêòÿáðü 2019 ÑÕÅÌÛ 69

Ïðîñòàÿ ñòðàòåãèÿ

áåçîïàñíîãî ïîäêëþ÷åíèÿ
áåñòðàíñôîðìàòîðíûõ
èñòî÷íèêîâ ïèòàíèÿ

Ramkumar Ramaswamy

Electronic Design

ÄÄëÿ ïèòàíèÿ ìàëîïîòðåáëÿþùèõ ñõåì êè, óñòàíîâëåííûå â áîëüøèíñòâå ñòðàí, è,
âåðîÿòíåå âñåãî, ïðèâåäåò ê ñðàáàòûâàíèþ
÷àñòî ïðèìåíÿþòñÿ áåñòðàíñôîðìàòîðíûå àâòîìàòà çàùèòû ñåòè, åñëè îáùèé ïðîâîä
èñòî÷íèêè. Îäíàêî èñïîëüçîâàíèå âî ìíîãèõ ñõåìû âíåøíåãî îáîðóäîâàíèÿ çàçåìëåí.
èç ýòèõ ñõåì çàçåìëåíèÿ îáùåãî ïðîâîäà
ñîçäàåò ñåðüåçíóþ ïðîáëåìó, êîòîðîé ÷àñòî Îäíèì èç ðåøåíèé ìîæåò áûòü ïîïûòêà
ïðåíåáðåãàþò. âñòàâèòü íåáîëüøîé ðåçèñòîð ìåæäó îáùèì
ïðîâîäîì ðàññìàòðèâàåìîé ñõåìû è öåïüþ
 î÷åíü ïîïóëÿðíîì ðóêîâîäñòâå ïî ïðè- çàçåìëåíèÿ âíåøíåãî îáîðóäîâàíèÿ. Ýòî
ìåíåíèþ [1] êîìïàíèè Microchip ïîêàçàí ïðåäîòâðàùàåò ñðàáàòûâàíèå àâòîìàòè÷åñ-
îáùèé ïðîâîä ñõåìû (0 Â), íî íè ñëîâà íå êîãî âûêëþ÷àòåëÿ è òåõíè÷åñêè èñêëþ÷àåò
ñêàçàíî î òîì, ìîæíî ëè åãî ïîäêëþ÷àòü ê íàðóøåíèå ïðàâèë ýëåêòðîïðîâîäêè, íî
çåìëå ñåòåâîãî èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ. Àíàëî- ñîçäàåò íîâóþ ïðîáëåìó – øóì ìåæäó ëèíèÿ-
ãè÷íûì îáðàçîì, â ðóêîâîäñòâå Apex Tech- ìè çåìëè è íåéòðàëè. Ýòîò øóì ïðîíèêàåò â
nology [2], îïèñàíû ñõåìû, êîòîðûå íå ìîãóò ñõåìó, ñâîäÿ íà íåò ñìûñë çàçåìëåíèÿ. Êàê
áûòü áåçîïàñíî è íà çàêîííîì îñíîâàíèè ïðàâèëî, â ðåçóëüòàòå çàçåìëåííûé îáùèé
ïîäêëþ÷åíû ê êàêîìó-ëèáî âíåøíåìó èñïû- ïðîâîä ñòàíîâèòñÿ ñîâåðøåííî íåïðèãîä-
òàòåëüíîìó îáîðóäîâàíèþ. íûì äëÿ èñïîëüçîâàíèÿ.

Óâèäåòü ïðè÷èíû ýòèõ ïðîáëåì íåòðóäíî. Ïðîñòîé îáõîä ýòîé ïðîáëåìû ïðåäïîëà-
 ïåðâîì äîêóìåíòå [1] îáùèé ïðîâîä ñõåìû ãàåò, ÷òî îáùèé ïðîâîä áåñòðàíñôîðìàòîð-
áåñòðàíñôîðìàòîðíîãî èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ íîé ñõåìû ñâÿçàí ñ íåéòðàëüþ, ÷òî ÿâëÿåòñÿ
èìååò âûñîêèå íàïðÿæåíèÿ îòíîñèòåëüíî ãîðàçäî áîëåå ïîïóëÿðíîé è ïðåäïî÷òèòåëü-
íåéòðàëè, è åå ïîäêëþ÷åíèå ê çåìëå ìîæåò íîé ñòðàòåãèåé äëÿ áåñòðàíñôîðìàòîðíûõ
ïðèâåñòè ê îïàñíîé ñèòóàöèè. Ïîýòîìó ïîä- èñòî÷íèêîâ ïèòàíèÿ (ñì. Ðèñóíîê 1).  ñõåìå
êëþ÷åíèå ëþáîãî âíåøíåãî îáîðóäîâàíèÿ, íåò íè÷åãî îñîáåííîãî. Ýòî ïðîñòîé äèôôå-
îáùèé ïðîâîä ñõåìû êîòîðîãî ñâÿçàí ñ çåì- ðåíöèàëüíûé óñèëèòåëü, îäíàêî åãî èñïîëü-
ëåé, áûëî áû î÷åâèäíî îïàñíûì. çîâàíèå â ýòîì êîíòåêñòå ÿâëÿåòñÿ èííîâàöè-
îííûì. Îíà èëëþñòðèðóåò, êàê ñèãíàë îò
Âî âòîðîì [2] çåìëÿ ñõåìû áåñòðàíñôîð- îáîðóäîâàíèÿ A ìîæåò áåçîïàñíî è íàäåæíî
ìàòîðíîãî èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ ïîäêëþ÷åíà ê ïîäàâàòüñÿ â îáîðóäîâàíèå B íåçàâèñèìî îò
íåéòðàëè, ïîýòîìó ïîäêëþ÷åíèå ê ñõåìå òîãî, êàêîå èç íèõ èìååò ïðîáëåìíûé îáùèé
ëþáîãî âíåøíåãî îáîðóäîâàíèÿ (íàïðèìåð, ïðîâîä.
îñöèëëîãðàôà äëÿ ïîèñêà íåèñïðàâíîñòè)
íàðóøèò ïðàâèëà óñòðîéñòâà ýëåêòðîïðîâîä-

70 ÑÕÅÌÛ ÐàäèîËîöìàí – îêòÿáðü 2019

R2
100k

R1 V+
100k –

A + B
G1 G2
R3 R4 V–
100k

G1 100k

G2 G2

Ðèñóíîê 1. Ïðîñòàÿ ñõåìà íà îïåðàöèîííîì óñèëèòåëå, ðàçìåùåííàÿ ìåæäó áåñòðàíñôîðìà-
òîðíîé ñõåìîé ñ îáùèì ïðîâîäîì, ïðèâÿçàííûì ê íåéòðàëè, è ñõåìîé ñ çàçåìëåííûì îáùèì
ïðîâîäîì, óñòðàíèò ïðîáëåìû áåçîïàñíîñòè è øóìîâ, ñâÿçàííûå ñ òàêèìè ñîåäèíåíèÿìè.

Íàïðèìåð, A ìîæåò áûòü ãåíåðàòîðîì ñèã- çåìëè çà ñ÷åò òîãî, ÷òî íàïðÿæåíèå øóìîâ
íàëîâ, ïîäàâàåìûõ â áåñòðàíñôîðìàòîðíóþ íåéòðàëü-çåìëÿ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñèíôàç-
ñõåìó B.  ýòîì ñëó÷àå G1 ÿâëÿåòñÿ çåìëåé, à íûé ñèãíàë íà âõîäå îïåðàöèîííîãî óñèëèòå-
G2 – íåéòðàëüþ. Èëè æå ïðåäïîëîæèì, ÷òî B ëÿ. Ýòà ïðîñòàÿ ñòðàòåãèÿ ðåøàåò äâå îïè-
– ýòî îñöèëëîãðàô, èñïîëüçóåìûé äëÿ ïîèñ- ñàííûå âûøå ïðîáëåìû.
êà íåèñïðàâíîñòè â áåñòðàíñôîðìàòîðíîé
ñõåìå A, G1 – íåéòðàëü, à G2 – çàçåìëÿþùèé Â ýòîé ñõåìå áóäåò ðàáîòàòü ëþáîé óñòîé-
ïîâîä. È â òîì, è â äðóãîì ñëó÷àå G1 ÿâëÿåòñÿ ÷èâûé ïðè åäèíè÷íîì óñèëåíèè îïåðàöèîí-
îáùèì ïðîâîäîì ñõåìû A, à G2 – îáùèì ïðî- íûé óñèëèòåëü îáùåãî íàçíà÷åíèÿ ñ ïîëåâû-
âîäîì ñõåìû B, à òàêæå îáùèì ïðîâîäîì ìè òðàíçèñòîðàìè íà âõîäàõ è íèçêèì íàïðÿ-
ñõåìû îïåðàöèîííîãî óñèëèòåëÿ. æåíèåì ñìåùåíèÿ. ÐË

Êîýôôèöèåíòû óñèëåíèÿ îáîèõ âõîäîâ Ññûëêè
îïåðàöèîííîãî óñèëèòåëÿ ðàâíû è ïðîòèâî-
ïîëîæíû, ïîýòîìó øóì çåìëÿ-íåéòðàëü (êî- 1. Condit, Reston; “Transformerless Power Sup-
òîðûé ÿâëÿåòñÿ øóìîì G1 îòíîñèòåëüíî G2) plies: Resistive and Capacitive,” Application Note
ïîëíîñòüþ ïîäàâëÿåòñÿ è íå ïîÿâëÿåòñÿ íà AN954, Microchip Technology Inc., 2004.
âõîäå B. Ïî ñóòè, ñõåìà îáåñïå÷èâàåò áåçî-
ïàñíîå èñïîëüçîâàíèå êëåìì íåéòðàëè è 2. “AC-DC Power Supply Design,” Application Note
35, Apex Technology, Dec. 1999.

ÐàäèîËîöìàí – îêòÿáðü 2019 ÑÕÅÌÛ 71

Ïðîñòàÿ ñõåìà óâåëè÷åíèÿ

àêóñòè÷åñêîãî âûõîäà
ïüåçîýëåêòðè÷åñêîãî
ïðåîáðàçîâàòåëÿ

Dave Conrad

EDN

ÄÄëÿ óâåëè÷åíèÿ àêóñòè÷åñêîé ìîùíîñòè Ïðåæäå ÷åì ìû ïðèñòóïèì ê îáñóæäåíèþ
íîâîãî ïîäõîäà, äàâàéòå ðàññìîòðèì íåêîòî-
ïüåçîäèíàìèêà èëè óëüòðàçâóêîâîãî ïðåîá- ðûå èç íàèáîëåå ÷àñòî èñïîëüçóåìûõ ïüåçîà-
ðàçîâàòåëÿ áûëî ïðåäëîæåíî ìíîãî ðàçíûõ êóñòè÷åñêèõ ñõåì è èõ íåäîñòàòêè.
èäåé. Áîëüøèíñòâî èç íèõ îñíîâàíî íà
äîâîëüíî ñëîæíûõ ñõåìàõ, óâåëè÷èâàþùèõ Ïðîñòåéøàÿ ñõåìà äðàéâåðà ïüåçîýëå-
îáùóþ ñòîèìîñòü ðåøåíèÿ; íàïðèìåð, ïîâû- ìåíòà ñîñòîèò èç ïðåîáðàçîâàòåëÿ è êëþ÷å-
øåíèå íèçêîãî íàïðÿæåíèÿ ïèòàíèÿ ëîãèêè âîãî òðàíçèñòîðà (Ðèñóíîê 1). Íàïðÿæåíèå íà
äî áîëåå âûñîêîãî íàïðÿæåíèÿ èëè èñïîëü- ïðåîáðàçîâàòåëå íå ìîæåò áûòü áîëüøå
çîâàíèå H-ìîñòà. íàïðÿæåíèÿ èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ, êîòîðîå è
îïðåäåëÿåò âåðõíèé ïðåäåë àêóñòè÷åñêîé
Íàïðîòèâ, â ýòîé ñòàòüå ïîêàçàíî, êàê ìîùíîñòè. Ðåçèñòîð R2 ñëóæèò äëÿ ðàçðÿäà
ìîæíî óâåëè÷èòü àêóñòè÷åñêóþ ìîùíîñòü åìêîñòè ïðåîáðàçîâàòåëÿ. Ïîñòîÿííàÿ âðå-
ïüåçîýëåêòðè÷åñêîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ, ìèíè- ìåíè RC äîëæíà áûòü êîðîòêîé îòíîñèòåëüíî
ìèçèðîâàâ êîëè÷åñòâî äåòàëåé è ñòîèìîñòü. ïåðèîäà ðåçîíàíñíîé ÷àñòîòû ïðåîáðàçîâà-

+5 Â +5 Â

+

PZ1 +
ÏÜÅÇÎ-
R2 ÄÈÍÀÌÈÊ L1 PZ1
TBD TBD ÏÜÅÇÎ-
ÄÈÍÀÌÈÊ
–

–

ÈÑÒÎ×ÍÈÊ Q1 ÈÑÒÎ×ÍÈÊ Q1
ÑÈÃÍÀËÀ 2N2222A ÑÈÃÍÀËÀ 2N2222A

R1 2K R1 2K

Ðèñóíîê 1. Õîòÿ òàêàÿ ñõåìà óïðàâëåíèÿ Ðèñóíîê 2. Çàìåíà ðåçèñòîðà R2 äðîññåëåì
ïüåçîèçëó÷àòåëåì ïðîñòà, îíà î÷åíü íåýô- óâåëè÷èâàåò àêóñòè÷åñêóþ ìîùíîñòü è ÊÏÄ.
ôåêòèâíà.

72 ÑÕÅÌÛ ÐàäèîËîöìàí – îêòÿáðü 2019

òåëÿ. Íèçêèå ñîïðîòèâëåíèÿ ðåçèñòîðîâ ñíè- Ðèñóíîê 4. Èëëþñòðàöèÿ ïîâåäåíèÿ ñõåìû â
æàþò ýëåêòðè÷åñêèé ÊÏÄ ïðè ãàøåíèè ìåõà- ðåàëüíûõ óñëîâèÿõ.
íè÷åñêîãî (àêóñòè÷åñêîãî) ðåçîíàíñà ïðåîá-
ðàçîâàòåëÿ, ÷òî, êîíå÷íî, ñíèæàåò àêóñòè÷åñ- îáðàçîâàòåëå è óâåëè÷èâàÿ àêóñòè÷åñêóþ
êóþ ýôôåêòèâíîñòü. ìîùíîñòü (Ðèñóíîê 3). Õîòÿ ïðÿìîå íàïðÿæå-
íèå äèîäà ñíèæàåò ïðèëîæåííîå íàïðÿæåíèå
Ñàìûì ðàñïðîñòðàíåííûì ñïîñîáîì óñî- ïèòàíèÿ, ïîâûøåííîå íàïðÿæåíèå ïðè ðåçî-
âåðøåíñòâîâàíèÿ ÿâëÿåòñÿ çàìåíà R2 äðîñ- íàíñå áîëåå ÷åì êîìïåíñèðóåò ýòó íåáîëü-
ñåëåì, êàê ïîêàçàíî íà Ðèñóíêå 2. øóþ ïîòåðþ.

Âåëè÷èíó èíäóêòèâíîñòè ÷àñòî âûáèðàþò ×òîáû äîáèòüñÿ êàêèõ-ëèáî äàëüíåéøèõ
òàêîé, ÷òîáû ïîëó÷èòü ýëåêòðè÷åñêèé ðåçî- óëó÷øåíèé, ìû äîëæíû ó÷åñòü, ÷òî íà ñàìîì
íàíñ ñ åìêîñòüþ ïðåîáðàçîâàòåëÿ (èçëó÷àòå- äåëå â ýòîé íåáîëüøîé ñèñòåìå ñóùåñòâóþò
ëÿ) ïðè àêóñòè÷åñêîì ðåçîíàíñå ïðåîáðàçî- äâà ðåçîíàíñà:
âàòåëÿ. Ýòîò ïîäõîä ìîæåò îáåñïå÷èòü áîëåå
âûñîêóþ àêóñòè÷åñêóþ ìîùíîñòü, ÷åì ïàðàë- 1. Àêóñòè÷åñêèé ðåçîíàíñ ïðåîáðàçîâàòåëÿ,
ëåëüíûé ðåçèñòîð, îäíàêî îí îñòàâëÿåò åùå ìåõàíè÷åñêèé è îáúåìíûé ðåçîíàíñû.
ìíîæåñòâî âîçìîæíîñòåé äëÿ óëó÷øåíèÿ. Â
ëó÷øåì ñëó÷àå ïèêîâîå íàïðÿæåíèå íà ïðå- 2. Ýëåêòðè÷åñêèé ðåçîíàíñ èíäóêòèâíîñòè è
îáðàçîâàòåëå ìîæåò äîñòèãàòü 40 Â, òîãäà êàê åìêîñòè ïðåîáðàçîâàòåëÿ.
áîëåå òèïè÷íîå çíà÷åíèå ïðè íàïðÿæåíèè
ïèòàíèÿ 5  ñîñòàâëÿåò 20 Â. ×àñòîòà ýëåêòðè÷åñêîãî ðåçîíàíñà íå îáÿ-
çàòåëüíî äîëæíà ñîâïàäàòü ñ ÷àñòîòîé àêóñ-
Ýòî ñâÿçàíî ñ òåì, ÷òî ïåðåõîä êîëëåêòîð- òè÷åñêîãî ðåçîíàíñà. Íà ñàìîì äåëå, åñëè
áàçà òðàíçèñòîðà ñìåùåí â ïðÿìîì íàïðàâ- îíà ïðèìåðíî â 2 ðàçà áîëüøå, ÷åì ÷àñòîòà
ëåíèè âî âðåìÿ îòðèöàòåëüíîé ïîëóâîëíû àêóñòè÷åñêîãî ðåçîíàíñà, ïèêîâîå íàïðÿæå-
íàïðÿæåíèÿ íà ïàðàëëåëüíîì ðåçîíàíñíîì íèå íà ïðåîáðàçîâàòåëå ìîæåò áûòü çíà÷è-
êîíòóðå, îáðàçîâàííîì èíäóêòèâíîñòüþ è òåëüíî óâåëè÷åíî.
åìêîñòüþ ïðåîáðàçîâàòåëÿ, ÷òî îãðàíè÷èâà-
åò ðàçìàõ íàïðÿæåíèÿ, óìåíüøàÿ àêóñòè÷åñ- Ýòî èëëþñòðèðóåòñÿ Ðèñóíêîì 4, ãäå
êèé âûõîä. îñöèëëîãðàììû ïîëó÷åíû ïðè ñëåäóþùèõ
ïàðàìåòðàõ ñõåìû:
Äîáàâëåíèå äèîäà èçîëèðóåò ïåðåõîä
êîëëåêòîð ýìèòòåð (èëè, åñëè èñïîëüçóåòñÿ 1. Íàïðÿæåíèå èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ: 5  DC;
MOSFET, ïåðåõîä ïàðàçèòíîãî äèîäà) îò ýòîé
îòðèöàòåëüíîé ïîëóâîëíû, îáåñïå÷èâàÿ 2. Èíäóêòèâíîñòü: L1 – 3.2 ìÃí;
íàìíîãî áîëüøèé ðàçìàõ íàïðÿæåíèÿ íà ïðå-
3. Åìêîñòü ïüåçîïðåîáðàçîâàòåëÿ: 2 íÔ;
+5 Â
4. ×àñòîòà èñòî÷íèêà ñèãíàëà (40 êÃö) ðàâíà
+ ðåçîíàíñíîé ÷àñòîòå èçëó÷àòåëÿ;

L1 PZ1 5. Êîýôôèöèåíò çàïîëíåíèÿ èìïóëüñîâ èñ-
TBD ÏÜÅÇÎ- òî÷íèêà ñèãíàëà ïîäîáðàí òàê, ÷òîáû
ÄÈÍÀÌÈÊ èñêëþ÷èòü áîëüøèå âûáðîñû òîêà ïðè
âêëþ÷åíèè.
–
Îáðàòèòå âíèìàíèå, ÷òî ïóíêò 5 îáîçíà÷à-
ÈÑÒÎ×ÍÈÊ D1 åò ïîòåíöèàëüíóþ ïðîáëåìó, ñêðûâàþùóþñÿ
ÑÈÃÍÀËÀ 1N4148 â ýòîì íîâîì ðåøåíèè, êîòîðóþ íåîáõîäèìî
óñòðàíèòü. Åñëè èñòî÷íèê ñèãíàëà ìîæåò
R1 2K Q1 âêëþ÷àòü òðàíçèñòîð ïîñëå òîãî, êàê íàïðÿ-
2N2222A æåíèå ïðåîáðàçîâàòåëÿ ñòàíîâèòñÿ ïîëîæè-

Ðèñóíîê 3. Èñïîëüçîâàíèå äèîäà ìîæåò
óñòðàíèòü îòðèöàòåëüíûå âûáðîñû.

ÐàäèîËîöìàí – îêòÿáðü 2019 ÑÕÅÌÛ 73

òåëüíûì, áóäåò ïðîèñõîäèòü ìîùíûé êîðîò- 2. Ôîðìèðóåì ïîñëåäîâàòåëüíîñòü óïðàâëÿ-
êèé âûáðîñ òîêà, êîòîðûé ñïîñîáåí ñíèçèòü þùèõ èìïóëüñîâ òàêîé æå ÷àñòîòû, íà÷è-
ýëåêòðè÷åñêèé ÊÏÄ è ïîòåíöèàëüíî ñî âðå- íàÿ ñ êîýôôèöèåíòà çàïîëíåíèÿ 50%;
ìåíåì ðàçðóøèòü òðàíçèñòîð. Óâåëè÷åíèå
êîýôôèöèåíòà çàïîëíåíèÿ, ÷òîáû òðàíçèñ- 3. Ïðè íåîáõîäèìîñòè ðåãóëèðóåì êîýôôè-
òîð âêëþ÷àëñÿ, êîãäà ðåçîíàíñíîå íàïðÿæå- öèåíò çàïîëíåíèÿ, ÷òîáû óáðàòü âûáðî-
íèå ñëåãêà îòðèöàòåëüíîå, ïîçâîëÿåò óñòðà- ñû òîêà ïðè âêëþ÷åíèè;
íèòü ýòîò âûáðîñ.
4. Îïðåäåëÿåì çíà÷åíèå åìêîñòè ïðåîáðà-
Ïîñëå òîãî, êàê ìû âñå îáñóäèëè, äàâàéòå çîâàòåëÿ;
ïîñìîòðèì, êàê íàøà ñõåìà âåäåò ñåáÿ â
ðåàëüíîé æèçíè, èñïîëüçóÿ äëÿ ýòîãî óäîá- 5. Âûáèðàåì òàêîå çíà÷åíèå èíäóêòèâíîñ-
íûé ÷åòûðåõêàíàëüíûé èíòåëëåêòóàëüíûé òè, ñ êîòîðûì ÷àñòîòà ýëåêòðè÷åñêîãî
îñöèëëîãðàô: ðåçîíàíñà áóäåò ïðèìåðíî âäâîå âûøå
÷àñòîòû àêóñòè÷åñêîãî ðåçîíàíñà.
! Æåëòûé – óïðàâëÿþùåå íàïðÿæåíèå ñ
ïèêîâûì çíà÷åíèåì 5 Â, ÷àñòîòîé 40 êÃö è Ñìîäåëèðîâàòü ïðåäñòàâëåííóþ çäåñü
êîýôôèöèåíòîì çàïîëíåíèÿ ïðèìåðíî àêóñòè÷åñêóþ/ýëåêòðè÷åñêóþ ñõåìó â ñèìó-
48%; ëÿòîðå ìîæåò áûòü íåïðîñòî, ïîñêîëüêó ïðå-
îáðàçîâàòåëü ñîäåðæèò äâà èëè áîëåå ïîòåí-
! Ôèîëåòîâûé – íàïðÿæåíèå íà ïðåîáðàçî- öèàëüíî ðåçîíàíñíûõ ýëåìåíòà. Ê íèì îòíî-
âàòåëå ïðè ýëåêòðè÷åñêîì ðåçîíàíñå: 92  ñÿòñÿ ìåõàíè÷åñêè ðåçîíàíñ ïðåîáðàçîâà-
ïèê-ïèê, 80 êÃö; òåëüíîãî ýëåìåíòà, àêóñòè÷åñêèé ðåçîíàíñ
êîðïóñà ïðåîáðàçîâàòåëÿ (íàçûâàåìûé ðåçî-
! Çåëåíûé – ýìèòòåðíûé òîê òðàíçèñòîðà ñ íàíñîì Ãåëüìãîëüöà) è, êîíå÷íî æå, ýëåêòðè-
ïèêîâûì óðîâíåì ïðèìåðíî 80 ìÀ è ÷àñòî- ÷åñêèé ðåçîíàíñ åìêîñòè ïðåîáðàçîâàòåëÿ ñ
òîé 40 êÃö; âíåøíåé èíäóêòèâíîñòüþ.

! Ñèíèé – àêóñòè÷åñêàÿ ìîùíîñòü ïðåîáðà- Àêóñòè÷åñêàÿ íàãðóçêà èçëó÷åíèåì èç
çîâàòåëÿ, èçìåðåííàÿ ÌÝÌÑ ìèêðîôîíîì. ïîðòà ïðåîáðàçîâàòåëÿ èëè åãî äèàôðàãìû
äîáàâëÿåò åùå îäíó ñëîæíîñòü ê ìîäåëèðî-
Âûñîêîå ïèêîâîå íàïðÿæåíèå íà ïðåîáðà- âàíèþ. Ïðîñòîå ýëåêòðè÷åñêîå ìîäåëèðîâà-
çîâàòåëå äîñòèãàåòñÿ çà ñ÷åò èñïîëüçîâàíèÿ íèå ýòîé ñõåìû äàåò íà ïðåîáðàçîâàòåëå
äðîññåëÿ ñ èíäóêòèâíîñòüþ ìåíüøåé, ÷åì 240  ïèê-ïèê, ÷òî áîëüøå óäâîåííîãî íàïðÿ-
òðåáóåòñÿ äëÿ ðåçîíàíñà íà ÷àñòîòå 40 êÃö, æåíèÿ, ïîëó÷åííîãî â ðåàëüíîé ñõåìå. Ïðè-
÷òî ïîçâîëÿåò òîêó âîçðàñòàòü ïðèìåðíî â ÷èíîé áîëüøåé ÷àñòè ïîòåðü, ñíèæàþùèõ
äâà ðàçà áûñòðåå. Â ðàññìàòðèâàåìîì ïðè- ïèêîâîå íàïðÿæåíèå ïðåîáðàçîâàòåëÿ â ýòîé
ìåðå ýòî îáåñïå÷èâàåò óäâîåííûé òîê äëÿ ñèñòåìå ïî ñðàâíåíèþ ñ ìîäåëèðóåìûìè
«çàðÿäêè» ìàãíèòíîãî ïîëÿ äðîññåëÿ. ðåçóëüòàòàìè, ìîæåò áûòü àêóñòè÷åñêàÿ
íàãðóçêà.
 äàííîé ñèñòåìå ýòî ïðèâîäèò ê áîëüøå-
ìó ñìåùåíèþ ïîâåðõíîñòè ïðåîáðàçîâàòåëÿ, Ñ ïîìîùüþ ýòîé ïðîñòîé ïðîöåäóðû
è, ñîîòâåòñòâåííî, óâåëè÷èâàåò àêóñòè÷åñ- ìîæíî ñ ìèíèìàëüíûìè çàòðàòàìè âðåìåíè
êóþ ìîùíîñòü. è ñèë ëåãêî äîáèòüñÿ ìàêñèìàëüíîé àêóñòè-
÷åñêîé ìîùíîñòè ïðåîáðàçîâàòåëÿ. ÐË
Ýòó ñòàòüþ íå ñëåäóåò ðàññìàòðèâàòü êàê
èñ÷åðïûâàþùèé òðàêòàò ïî ðåçîíàíñíûì Ññûëêè
ñõåìàì. Îíà ïðîñòî äåìîíñòðèðóåò ïðîöåäó-
ðó, ïîçâîëÿþùóþ ñ ïîìîùüþ î÷åíü ïðîñòîé è 1. Buzzer Basics - Technologies, Tones, and Drive
íåäîðîãîé ñõåìû óâåëè÷èòü àêóñòè÷åñêóþ Circuits, CUI
ìîùíîñòü ëþáîãî ðåçîíàíñíîãî ïüåçîýëåê-
òðè÷åñêîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ èëè èçëó÷àòåëÿ. 2. Parallel Resonance Circuit, Electronics Tutorials

Êðàòêî ýòó ïðîöåäóðó ìîæíî èçëîæèòü 3. SiSonic™ Surface Mount MEMS Microphones,
ñëåäóþùèì îáðàçîì: Knowles Electronics

1. Îïðåäåëÿåì ÷àñòîòó àêóñòè÷åñêîãî ðåçî- Ìàòåðèàëû ïî òåìå
íàíñà ïðåîáðàçîâàòåëÿ;
1. Datasheet Knowles SPW2430HR5H-B

74 ÑÕÅÌÛ ÐàäèîËîöìàí – îêòÿáðü 2019

Ïðîñòàÿ ñõåìà

ïðåâðàùàåò ñèãíàë ØÈÌ

â òî÷íîå îïîðíîå íàïðÿæåíèå
ñ öèôðîâûì óïðàâëåíèåì

Rick Mally

Electronic Design

ÄÄëÿ ðåàëèçàöèè ôèëüòðà íèæíèõ ÷àñòîò íî ïðèñóùè íåêîòîðûå íåäîñòàòêè, âêëþ÷àÿ
áîëüøîå âðåìÿ îòêëèêà, çàøóìëåííûå
âòîðîãî ïîðÿäêà Ñàëëåíà-Êè è ñõåìû ñäâèãà ðåçóëüòàòû è îòñóòñòâèå áóôåðèçàöèè.
óðîâíÿ â ýòîé êîíñòðóêöèè èñïîëüçóåòñÿ
øèðîêî ðàñïðîñòðàíåííûé øóíòîâîé ðåãóëÿ- Â îïèñàííîé çäåñü ñõåìå äëÿ ðåàëèçàöèè
òîð LM431 ôèëüòðà íèæíèõ ÷àñòîò âòîðîãî ïîðÿäêà Ñàë-
ëåíà-Êè è îäíîâðåìåííîãî ñäâèãà óðîâíÿ
Âî ìíîãèõ ñõåìàõ òðåáóåòñÿ ïðåîáðàçîâà- èñïîëüçóåòñÿ âåçäåñóùèé øóíòîâîé ðåãóëÿ-
íèå ñèãíàëà øèðîòíî-èìïóëüñíîé ìîäóëÿöèè òîð LM431 (Ðèñóíîê 1). Ïî ñðàâíåíèþ ñ òðà-
(ØÈÌ) ìèêðîïðîöåññîðà â àíàëîãîâîå äèöèîííûì ïîäõîäîì, îíà îáåñïå÷èâàåò
íàïðÿæåíèå. ×àñòî ïàññèâíûé îäíîïîëþñ- ãîðàçäî áîëåå êðóòîé ñïàä, à òàêæå áèïîëÿð-
íûé RC-ôèëüòð âïîëíå óäîâëåòâîðÿåò ïðî- íûé âûõîä ñ íèçêèì èìïåäàíñîì. Ñõåìà
åêòíûì òðåáîâàíèÿì, íî ýòîìó ïîäõîäó îáû÷- áóäåò âûðàáàòûâàòü âûõîäíîå íàïðÿæåíèå
îò –2.5 äî + 2.5 Â â ñîîòâåòñòâèè ñ âõîäíûì
+5 Â ñèãíàëîì ØÈÌ, èçìåíÿþùèìñÿ ìåæäó óðîâ-
íÿìè 0 è 5 Â. Çíà÷åíèå âûõîäíîãî íàïðÿæå-
Âõîäíîé R1 R2 IC1 íèÿ ðàâíî
ñèãíàë 10k 10k LM431
ØÈÌ (5 Â × D) – 2.5 Â,
0/+5 Â C1 C2
0.01 µF 4700 pF ãäå D – êîýôôèöèåíò çàïîëíåíèÿ èìïóëüñîâ
ØÈÌ, èçìåíÿþùèéñÿ îò 0.0 äî 1.0 (îò 0% äî
R1 = R2 Ïîñòîÿííîå 100%).
C2 » 0.5 × C1 âûõîäíîå
Ïîêàçàííûå íà ñõåìû íîìèíàëû êîìïî-
íàïðÿæåíèå íåíòîâ îáåñïå÷èâàþò ïëîñêèé îòêëèê ñ ÷àñòî-
R3 ±2.5  òîé ñðåçà îêîëî 2300 Ãö, ñïàä –12 äÁ/îêòàâà è
íàãðóçî÷íóþ ñïîñîáíîñòü ïîðÿäêà 3 ìÀ. ×àñ-
499 òîòó ñðåçà ìîæíî ëåãêî èçìåíÿòü, ìåíÿÿ íîìè-
íàëû R1 è R2 èëè C1 è C2, îäíàêî ïðè ýòîì
–5 Â âàæíî ñîõðàíÿòü ðàâåíñòâî ñîïðîòèâëåíèé
R1 è R2, à åìêîñòü C2 äîëæíà îñòàâàòüñÿ ðàâ-
Ðèñóíîê 1. Øóíòîâîé ðåãóëÿòîð âûïîëíÿåò íîé ïðèìåðíî ïîëîâèíå åìêîñòè C1.
ôóíêöèþ ýëåìåíòà îáðàòíîé ñâÿçè â ôèëüòðå
íèæíèõ ÷àñòîò Ñàëëåíà-Êè, ïðåîáðàçóÿ ØÈÌ
ñèãíàë ðàçìàõîì 5 Â â ïîñòîÿííîå íàïðÿæåíèå
ìåæäó –2.5 Â è +2.5 Â, ïðîïîðöèîíàëüíîå êîýô-
ôèöèåíòó çàïîëíåíèÿ èìïóëüñîâ ØÈÌ.

ÐàäèîËîöìàí – îêòÿáðü 2019 ÑÕÅÌÛ 75

Óäâîåíèå íîìèíàëà ðåçèñòîðà èëè êîí- Ïîñêîëüêó â ñõåìå èñïîëüçóåòñÿ ëèøü
äåíñàòîðà ñíèæàåò ÷àñòîòó ñðåçà íàïîëîâè- øåñòü êîìïîíåíòîâ, îíà ìîæåò áûòü î÷åíü
íó. Óìåíüøåíèå ëþáûõ íîìèíàëîâ âäâîå íåäîðîãîé. LM431 â åäèíè÷íûõ êîëè÷åñòâàõ
óäâàèâàåò ÷àñòîòó ñðåçà. Âàðüèðóÿ ñîïðîòèâ- ìîæíî êóïèòü âñåãî çà 10 öåíòîâ, ÷òî çíà÷è-
ëåíèå ðåçèñòîðà R3, ìîæíî óâåëè÷èòü âûõîä- òåëüíî íèæå öåíû ëþáîãî îïåðàöèîííîãî
íîé òîê èëè ñíèçèòü ïîòðåáëÿåìóþ ìîù- óñèëèòåëÿ. ÐË
íîñòü. Íàïðÿæåíèå øèíû 5 Â íå äîëæíî áûòü
òî÷íûì è ìîæåò èìåòü áîëåå âûñîêîå çíà÷å- Ìàòåðèàëû ïî òåìå
íèå. Íåîáõîäèìî òîëüêî, ÷òîáû ðàçìàõ âõîä-
íîãî ñèãíàëà ØÈÌ ñîñòàâëÿë òî÷íî 5 Â. 1. Datasheet Texas Instruments LM431

76 ÑÕÅÌÛ ÐàäèîËîöìàí – îêòÿáðü 2019

ÐàäèîËîöìàí.Æóðíàë

www.rlocman.ru/magazine

Îôèöèàëüíûå âåðñèè òîëüêî çäåñü: áåç ðåãèñòðàöèè è
íàçîéëèâîé ðåêëàìû, ñ âûñîêîé ñêîðîñòüþ ñêà÷èâàíèÿ.

ÐàäèîËîöìàí.Ôîðóì
www.rlocman.ru/forum

Îáñóæäàéòå ñòàòüè è íîâîñòè, îáùàéòåñü!
Ïðèãëàøàåì ïðîôåññèîíàëîâ.

ÐàäèîËîöìàí.Öåíû
www.rlocman.ru/price

Ïîäáåðèòå îïòèìàëüíîãî ïîñòàâùèêà
ýëåêòðîííûõ êîìïîíåíòîâ, èçìåðèòåëüíîé è ýëåêòðîííîé òåõíèêè.
Öåíû, óñëîâèÿ ïîñòàâêè è äîñòàâêè.

ÐàäèîËîöìàí.Ñîö.Ñåòè

Îáíîâëåíèÿ â ïðèâû÷íîì ôîðìàòå.

vk.com/rlocman
facebook.com/rlocman
ok.ru/rlocman
twitter.com/rlocman

È åùå ìíîãîå äðóãîå íà ïîðòàëå:

ÐàäèîËîöìàí. ...
www.rlocman.ru

Æóðíàë äëÿ òåõ, êòî èíòåðåñóåòñÿ ýëåêòðîíèêîé

Åñëè âàì
íåáåçðàçëè÷íû òåìû:

ìèêðîêîíòðîëëåðû
àâòîìàòèçàöèÿ
ñèëîâàÿ ýëåêòðîíèêà
ñâåòîòåõíèêà
ÑÀÏÐ
èçìåðåíèÿ

èëè âû ÿâëÿåòåñü íîñèòåëåì
ïåðåäîâûõ çíàíèé â äðóãèõ
îáëàñòÿõ ýëåêòðîíèêè è ãîòîâû èõ
ïîïóëÿðèçèðîâàòü -
ïðèãëàøàåì ê ñîòðóäíè÷åñòâó!